CZ294965B6 - Elektrický ohřívač kuřáckého výrobku s tabákovým aroma a způsob výroby takového elektrického ohřívače - Google Patents

Abstract

Elektrický ohřívač kuřáckého výrobku s tabákovým aroma obsahuje podle vynálezu elektricky vodivý materiál, tvořící elektricky vodivou základní vrstvu (300), elektrickou izolační vrstvu (310), uspořádanou na alespoň části základní vrstvy (300), elektrický odporový ohřívací prvek (122), uspořádaný na elektrické izolační vrstvě (310). Jeden konec ohřívacího prvku (122) je elektricky propojen se základní vrstvou (300) a druhý konec ohřívacího prvku (122) a část ohřívacího prvku (122) mezi jeho konci je od základní vrstvy (300) pomocí elektrické izolační vrstvy (310) elektricky odizolována. Základní vrstva (300) a druhý konec ohřívacího prvku (122) jsou napojeny na zdroj (37) elektrické energie pro ohřívání kuřáckého výrobku pomocí ohřívacího prvku (122). Způsob výroby elektrického ohřívače obsahuje krok úpravy elektricky vodivého materiálu, dále krok vytvoření listových plošek z elektricky vodivého materiálu s mezerami mezi sebou a společné koncové části, z níž listové plošky vyčnívají, dále krok vytvoření elektrické izolační vrstvy (310) alespoň na jedné z elektricky vodivých listových plošek, a dále krok vytvoření elektrického odporového ohřívače na elektrické izolační vrstvě (310), jejíž první konec je v elektrickém kontaktu s alespoň jednou vodivou listovou ploškou, dále pak krok vytvoření elektrického kontaktu na druhém konci ohřívače a konečně pak krok uložení listových plošek a společné koncové části ve válcové objímce pro vložení cigarety (23).ŕ

Description

Vynález se týká elektrického ohřívače kuřáckého výrobku s tabákovým aroma a způsobu výroby takového elektrického ohřívače.

Dosavadní stav techniky

Doposud známá běžná kuřácká zařízení dodávají uživateli vůni a aroma jako výsledek spalování tabáku. Určité množství spalovatelného materiálu, a to především tabáku, je okysličováno v důsledku působení horka, jehož typické spalovací teploty překračují při bafnutí 800 °C. Při potažení z náustkového konce pak horko prochází dalším navazujícím množstvím tabáku. V průběhu takového ohřívání probíhá zbytečné okysličování spalovatelného materiálu, v důsledku čehož vznikají různé destilační a spalinové produkty. Tím, že tyto produkty procházejí tělesem kuřáckého zařízení směrem k ústům uživatele, ochlazují se a kondenzují do podoby aerosolu nebo výparu, který kuřákovi poskytuje vůni a aroma, související skouřením.

Běžné cigarety mají různé nevýhody, které pochopitelně spolu souvisejí. Mezi ně patří unikající kouř, uvolňující se při doutnání mezi bafnutími, který může obtěžovat některé nekuřáky. Navíc, jsou-li už jednou zapáleny, musí být úplně spotřebovány nebo zničeny. Nové zapálení běžné cigarety je možné, ale pro vytříbeného kuřáka obvykle nepřijatelné ze subjektivních důvodů (vůně, chuť, pach).

Mezi doposud známé změny běžnějších cigaret patří ty, v nichž samotný spalovatelný materiál poskytuje vůně, vdechované kuřákem nepřímo. V těchto kuřáckých výrobcích je uplatněn spalovatelný ohřívací, v podstatě uhlíkatý díl, který po zapálení ohřívá vzduch, procházející nad tímto ohřívacím dílem a zónou, jež obsahuje teplo vyvolávající součásti, uvolňující aromatický aerosol. I když tento typ kuřáckého výrobku umožňuje jen malý nebo žádný únik kouře, přesto uvolňuje produkty spalování a, byl-li jednou zapálen, nemůže být obvyklým způsobem zkrácen pro budoucí použití, protože k tomuto účelu není konstruován.

Jak v případě běžných cigaret, tak i v případě uvedených kuřáckých zařízení, ohřívaných uhlíkatým dílem, probíhá spalování v průběhu jejich použití. Tento proces přirozeně zvyšuje únik mnoha vedlejších produktů, uvolňujících se při destrukci spalovaného materiálu, což ovlivňuje okolní ovzduší.

Společně udělené patenty US 5 093 894; 5 225 498; 5 060 671 a 5 095 921 uvádějí různé elektrické odporové ohřívací prvky a vůně vyvolávající výrobky, které významně omezují únik kouře, přičemž umožňují kuřákovi ukončovat a znovu zahajovat kouření podle jeho volby. Avšak cigaretové výrobky, popisované v těchto vynálezech, nemají dlouhou trvanlivost a mohou se zbortit, roztrhnout nebo zlomit v důsledku přemíry či intenzivnosti manipulace. Za určitých okolností mohou být tyto již známé cigarety rozdrceny při vsunování do elektrických zapalovačů. Jsou-li vykouřeny, stávají se dokonce ještě slabšími a mohou být při odstraňování ze zapalovače roztrženy nebo zlomeny.

Mezinárodní patentová přihláška WO 94/06314 popisuje elektrický kuřácký systém, uplatňující nový elektřinou napájený zapalovač a novu cigaretu, která je upravena tak, aby spolupracovala se zapalovačem. Upřednostňované provedení zapalovače obsahuje určitý počet kovových prohnutých ohřívačů, uspořádaných v takovém tvaru, aby tabáková tyčinková část cigarety mohla být kluzně vsunuta dovnitř.

-1 CZ 294965 B6

Upřednostňované provedení cigarety podle WO 94/06314 výhodně obsahuje tabákem potažený trubicovitý nosič, cigaretový papír, obalující tento trubicovitý nosič, sestavu filtrových zátek, propouštějících vzduch u náustkového konce nosiče a filtrovou zátku na opačném (vzdáleném) konci nosiče, která výhodně omezuje průchod vzduchu cigaretou v axiálním směru. Cigareta i zapalovač jsou konstruovány tak, aby za situace, kdy je cigareta zasunuta do zapalovače a jednotlivé ohřívače jsou uváděny do činnosti při každém bafnutí, se objevilo pálení v tom místě na cigaretě, kde se každý ohřívač opírá do cigarety. Po ukončení činnosti všech ohřívačů se všechna spálená místa nacházejí v těsné blízkosti vedle sebe na obvodu středové části nosičového dílu cigarety. V závislosti na maximálních teplotách a celkovém množství energie, dodané do ohřívačů, vykazují spálená místa větší či menší barevné změnyna cigaretovém papíru. Ve většině provedení bude pálení vytvářet přinejmenším jednu minutu změny na cigaretovém papíru a spodním nosičovém materiálu, kdy tyto změny mají tendenci mechanicky zeslabovat cigarety. Aby byla cigareta vytažena ze zapalovače, musí být spálená místa posunuta přinejmenším částečně za ohřívače. Za nepříznivých okolností, kdy je cigareta mokrá nebo pomačkaná či pokroucená, může mít sklon k roztržení nebo zanechání kousků uvnitř zapalovače i po vytažení. Kousky, zanechané v upevňovači zapalovače, mohou narušovat správnou činnost zapalovače nebo dodávat nežádoucí chuť při kouření další cigarety. Pokud se cigareta při vyjímání zlomí na dva kusy, měl by kuřák čelit nejen frustraci z nedokonalého cigaretového výrobku, ale i nechuti odstranit zbytky ze zaneseného zapalovače předtím, než si on nebo ona s chutí dopřeje další cigaretu.

Upřednostňované provedení cigarety podle WO 94/06314 je v podstatě dutá trubička mezi filtrovými zátkami, umístěnými u náustkového konce cigarety a na vzdáleném opačném konci. Existuje přesvědčení, že tato konstrukce zlepšuje dodávání aerosolu kuřákovi tím, že vytváří postačující prostor, do něhož se může aerosol z nosiče uvolnit při minimálním srážení a vlivu na okolní povrchy.

Bylo provedeno několik zdokonalení, jejichž uplatněním se významně omezil nežádoucí únik kouře, a kuřák má možnost přerušit kouření na jakoukoli dobu podle vlastní potřeby a pak znovu zahájit kouření. Například společně přiznané patenty US 5 093 894; 5 225 498; 5 060 671 a 5 095 921 uvádějí různé ohřívací prvky a vůně vyvolávající výrobky. WO 94/06314 popisuje elektrický kuřácký výrobek, mající ohřívače, které jsou uváděny do činnosti tehdy, když pomocí řídícího a logického obvodu detekují kuřákovo potažení. Ohřívače mají výhodnou, poměrně tenkou klikatou strukturu, aby přenášely přiměřené množství tepla na cigaretu, a mají nízkou hmotnost.

Ačkoli tato zařízení a ohřívače překonávají sledované problémy a dosahují stanovené cíle, jsou mnohá provedení negativně postihována významným množstvím kondenzátů, které vznikají v podobě výparů při ohřívání tabákového aromatického média. Tyto výpary mohou způsobovat problémy, protože se srážejí na různých, poměrně chladnějších elektrických spojích a přidruženém řídicím a logickém obvodu. Navíc srážení výparů může ovlivnit subjektivní vjem vůně tabákového média cigarety. I když odvolávání na teorii není rozhodující, existuje přesvědčení, že výsledné srážení výparů závisí na směru vedení a tlakovém spádu proudu okolního vzduchu, který je nasáván do výrobku a na aktuálních konstrukčních řešeních ohřívačových soustav. Ohřívání aromatického tabákového média uvolňuje výpary, které jsou následně ochlazovány, výsledkem čehož je jejich srážení na površích poměrně chladnějších součástí. Srážení výparů může způsobit zkrácení funkční životnosti a další nežádoucí poruchy funkčnosti.

Uvádění ohřívače jsou také vystavovány mechanickému opotřebení a možnému poškození tlaků, působících při vsunování a vyjímání válcového tabákového média a stejně tak i při seřizování polohy či kroucení vsunuté cigarety.

Elektrické kuřácké výrobky navíc uplatňují elektrické odporové ohřívače, které nutně mají poměrně složité elektrické spoje, jež mohou být narušeny vsunováním a vyjímáním jednotlivých cigaret.

-2CZ 294965 B6

Podstata vynálezu

Vynález přináší elektrický ohřívač kuřáckého výrobku s tabákovým aroma, u něhož podstata vynálezu spočívá vtom, že obsahuje elektricky vodivý materiál, tvořící elektricky vodivou základní vrstvu, dále elektrickou izolační vrstvu, uspořádanou na alespoň části základní vrstvy, dále elektrický odporový ohřívací prvek, uspořádaný na elektrické izolační vrstvě, kde jeden konec ohřívacího prvku je elektricky propojen se základní vrstvou a druhý konec ohřívacího prvku a část ohřívacího prvku mezi jeho konci je od základní vrstvy pomocí elektrické izolační vrstvy elektricky odizolována, přičemž základní vrstva a druhý konec ohřívacího prvku jsou napojeny na zdroj elektrické energie pro ohřívání kuřáckého výrobku pomocí ohřívacího prvku.

Vynález je též možno provést tak, že z elektricky vodivého materiálu je vytvořena válcová trubička s elektricky vodivými listovými ploškami, uspořádanými s mezerami mezi sebou pro vytvoření lůžka kuřáckého výrobku v podobě cigarety, vloženého do elektricky vodivé společné koncové hlavice, od níž jsou vedeny elektricky vodivé ohřívačové listové plošky, kde je alespoň jedna z nich opatřena nanesenou elektrickou izolační vrstvou, na které je nanesen odporový ohřívací prvek, jehož jeden konec je elektricky spojen s listovou ploškou a jeho druhý konec je spolu s částí ohřívacího prvku mezi jeho konci od alespoň jedné elektricky vodivé listové plošky odizolován a koncová hlavice je napojena na zdroj elektrické energie, na který je napojen druhý konec ohřívacího prvku.

Vynález je též možno provést tak, že elektrická izolační vrstva je nanesena na vnějším povrchu válcové trubičky, uvnitř jejíhož vnitřního povrchu je uložena cigareta.

Vynález je též možno provést tak, že alespoň jedna listová ploška, elektrická izolační vrstva a ohřívací prvek mají koeficienty tepelné roztažnosti, vyrovnávající tepelnou roztažnost materiálu ohřívacího prvku.

Vynález je též možno provést tak, že mezery jsou uspořádány podélně vzhledem k válcové trubičce a oddělují od sebe podélně nasměrované listové plošky.

Vynález je též možno provést tak, že mezery jsou vytvořeny spirálovitě.

Vynález je též možno provést tak, že mezery mají velikost pro minimalizaci tepelných ztrát při přenosu tepla mezi ohřívacím prvkem spolu sjeho přidruženou listovou plošku a sousední listovou ploškou.

Vynález je též možno provést tak, že mezery mají velikost pro minimalizaci úniku výparů, vzniklých ohřevem cigarety.

Vynález je též možno provést tak, že válcová trubička je opatřena vstupním otvorem pro vložení cigarety a relativně zúženou částí pro bezprostřední styk se vsunutou cigaretou.

Vynález je též možno provést tak, že průměr vstupního otvoru je nepatrně větší něž průměr vložené cigarety.

Vynález je též možno provést tak, že válcová trubička je mezi vstupním otvorem a zúženou částí opatřena krčkovou částí, jejíž průměr se od konce vstupního otvoru směrem k zúžené části zmenšuje.

Vynález je též možno provést tak, že listové plošky vymezují svým zahnutím dovnitř zúženou část.

Vynález je též možno provést tak, že vstupní otvor, definovaný volnými konci listových plošek, je umístěn na opačném konci válcové trubičky, než je společná koncová hlavice a je vymezen třemi konci listových plošek.

-3 CZ 294965 B6

Vynález je též možno provést tak, že u opačného konce válcové trubičky, než je spolčená koncová hlavice, je uspořádána další koncová hlavice se vstupním otvorem pro cigaretu.

Vynález je též možno provést tak, že další koncová hlavice je uspořádána na opačném konci, než je společná koncová hlavice.

Vynález je též možno provést tak, že mezi listovými ploškami a další koncovou hlavicí jsou uspořádány mezery.

Vynález je též možno provést tak, že na druhý konec ohřívacího prvku je připojen kladný pól zdroje elektrické energie.

Vynález je též možno provést tak, že na alespoň dvou listových ploškách jsou uloženy alespoň dvě elektrické izolační vrstvy a na každé z nich je uložen přidružený ohřívací prvek, takže první konec každého přidruženého ohřívacího prvku je elektricky spojen s přidruženou listovou ploškou, přičemž společná koncová hlavice je společným elektrickým kontaktem pro přidružené ohřívací prvky, jejichž druhé konce jsou napojeny na zdroj elektrické energie.

Vynález je též možno provést tak, že elektrické izolační vrstvy a přidružené ohřívací prvky jsou uspořádány pouze vždy na každé sudé listové plošce nebo vždy na každé liché listové plošce.

Vynález je též možno provést tak, že na každé listové plošce je uspořádána elektrická izolační vrstva a pouze vždy na každé sudé listové plošce nebo vždy na každé liché listové plošce je uspořádán přidružený ohřívací prvek.

Vynález je též možno provést tak, že množství listových plošek s přidruženým ohřívacím prvkem je úměrné počtu bafnutí, přímo určenému pro vloženou cigaretu.

Vynález je též možno provést tak, že počet listových plošek s přidruženým ohřívacím prvkem je roven počtu bafnutí, přímo určenému pro vloženou cigaretu.

Vynález je též možno provést tak, že počet listových plošek s přidruženým ohřívacím prvkem je roven dvojnásobku počtu bafnutí, přímo určenému pro vloženou cigaretu.

Vynález je též možno provést tak, že dvě listové plošky s přidruženým ohřívacím prvkem jsou napojeny na společný odporový ohřev.

Vynález je též možno provést tak, že na vnějším povrchu válcové trubičky jsou uspořádány elektrické izolační vrstvy.

Vynález je též možno provést tak, že alespoň jedna listová ploška je opatřena perforací.

Vynález je též možno provést tak, že na vnitřním povrchu válcové trubičky, přivráceném k vložené cigaretě, je uspořádána elektrická izolační vrstva.

Vynález je též možno provést tak, že elektricky vodivý materiál válcové trubičky je vybrán ze skupiny materiálů, sestávajících z aluminidů železa a aluminidů niklu a ohřívací prvek obsahuje elektrický odporový materiál, vybraný ze skupiny materiálů, sestávajících z aluminidů železa a aluminidů niklu.

Vynález je též možno provést tak, že elektricky vodivá válcová trubička nebo základní vrstva obsahuje aluminid železa, stejně jako elektrický odporový ohřívací prvek, přičemž elektrická izolační vrstva je vybrána ze skupiny, sestávající z oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého, mullitu a směsí oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého.

-4 CZ 294965 B6

Vynález je též možno provést tak, že elektrická izolační vrstva obsahuje oxid zirkoničitý, částečně stabilizovaný yttriem.

Vynález je též možno provést tak, že alespoň jedna elektricky vodivá válcová trubička nebo základní vrstva a odporový ohřívací prvek obsahuje 77,92% hmotn. Ni, přibližně 21,73% hmotn. Al, přibližně 0,34 % hmotn. Zr a přibližně 0,01 % hmotn. B.

Vynález je též možno provést tak, že elektricky vodivá válcová trubička nebo základní vrstva obsahuje aluminid niklu s modifíkátorem, vybraným ze skupiny, sestávající ze Zr a B.

Vynález je též možno provést tak, že ohřívací prvek obsahuje aluminid niklu s modifíkátorem, vybraným ze skupiny, sestávající ze Zr a B.

Vynález je též možno provést tak, že válcová trubička obsahuje společnou listovou plošku z elektricky vodivého materiálu, vyčnívající ze společné koncové hlavice, a upravenou pro kontakt se zdrojem elektrické energie.

Vynález je též možno provést tak, že společná koncová hlavice je opatřena vstupním otvorem pro vloženou cigaretu a první konec ohřívací prvku je uspořádán u společné koncové hlavice, zatímco jeho druhý konec je uspořádán ve vzdálenosti od ní.

Vynález je též možno provést tak, že první konec ohřívacího prvku je uspořádán ve vzdálenosti od společné koncové hlavice a jeho druhý konec je uspořádán u ní.

Vynález se dále týká způsobu výroby elektrického ohřívače pro použití s kuřáckým výrobkem, zejména s ohříváním válcové cigarety, u něhož podstata vynálezu spočívá v tom, že obsahuje krok úpravy elektricky vodivého materiálu, dále krok vytvoření listových plošek z elektricky vodivého materiálu s mezerami mezi sebou a společné koncové části, z níž listové plošky vyčnívají, dále krok vytvoření elektrické izolační vrstvy alespoň na jedné z elektricky vodivých listových plošek, poté krok vytvoření elektrického odporového ohřívacího prvku na elektrické izolační vrstvě, jejíž první konec je v elektrickém kontaktu s alespoň jednou vodivou listovou ploškou, dále krok vytvoření elektrického kontaktu na druhém konci ohřívacího prvku a pak krok uložení listových plošek a společné koncové části ve válcové objímce pro vložení cigarety.

Vynález je též možno provádět tak, že krok vytvoření elektrické izolační vrstvy a krok vytvoření elektrického odporového ohřívacího prvku se provádí namaskováním a termálním nástřikem příslušného izolátoru a vzorováním odporového ohřívače.

Vynález je též možno provádět tak, že v kroku vytvoření listových plošek se provádí laserové řezání trubičky z elektricky vodivého materiálu.

Vynález je též možno provádět tak, že před krokem vytvoření elektrické izolační vrstvy se provede vytvoření listových plošek na trubičce.

Vynález je též možno provádět tak, že kroku úpravy elektricky vodivého materiálu se provádí lisování listu elektricky vodivého materiálu do tvaru trubičky.

Vynález je též možno provádět tak, že v kroku vytvoření listových položek se vytvoří listové plošky tak, že se rozprostírají rovnoběžně s podélnou osou válcovou trubičky.

Vynález je též možno provádět tak, že v kroku vytvoření listových plošek se vytvoří listové plošky tak, že se rozprostírají spirálovitě vzhledem k válcové trubičce z elektricky vodivého materiálu.

-5 CZ 294965 B6

Vynález je též možno provádět tak, že spirálovité listové plošky se vytvoří rotaci válcové trubičky při současném posunu řezacího zařízení podél osy rotující válcové trubičky.

Vynález je též možno provádět tak, že během kroku vytvoření elektrické izolační vrstvy válcová trubička z elektricky vodivého materiálu rotuje.

Vynález je též možno provádět tak, že obsahuje dále rotaci trubičky, kde je na více než jedné elektricky vodivé listové plošce vytvořena izolační vrstva.

Vynález je též možno provádět tak, že se provádí střižné lisování listu z elektricky vodivého materiálu pro vytvoření společné koncové části a listových plošek, rozprostírajících se kolmo od společné koncové části v tomtéž směru a dále svinutí společné koncové části do podoby hlavice s listovými ploškami, vyčnívajícími ven pro vytvoření objímky pro uložení válcové cigarety.

Vynález je též možno provádět tak, že se provádí střižné lisování listu z elektricky vodivého materiálu pro vytvoření středové hlavice a listových plošek, rozprostírajících se radiálně od ní a dále ohnutí listových plošek v tomtéž směru pro vytvoření objímky pro válcovou cigaretu.

Vynález je též možno provádět tak, že se provádí ohnutí části každé listové plošky přibližně o 180 °C směrem k vytvořené spolčené hlavici, kde je první konec ohřívacího prvku vytvořen u společné hlavice, a dále se provede vytvoření elektrického spojení druhého konce ohřívacího prvku podél ohnuté druhé části listové plošky směrem ke společné hlavici.

Ohřívač, sestavený podle vynálezu, má výhodu v tom, že slouží k dodávání vůni z tabákového média bez souvislého spalování.

Provedení podle vynálezu mohou mít výhodou v tom, že snižují tvorbu nežádoucího úniku kouře a že umožňují kuřákovi ukončit a obnovit použití. Navíc tyto výhody mohou být dosažený při omezení sražení aerosolu nebo kouře uvnitř kuřáckého výrobku.

Upřednostňované provedení podle vynálezu může mít výhodu v tom, že poskytuje předem zvolený počet bafnutí, přičemž může být upraveno pro přímou změnu počtu nebo doby trvání nabídnutých bafnutí bez ztráty subjektivního vjemu kvality tabáku.

Provedení kuřáckého výrobku podle vynálezu mohou mít výhodu v uplatnění ohřívacího tělesa, které je mechanicky výhodné pro vsunutí a vyjmutí cigarety, které zjednodušuje připojení elektrického odporového ohřívače k přidruženému elektrickému zdroji, a které uplatňuje ohřívač, jehož náklady na výrobu jsou ekonomičtější. Tyto výhody jsou dosahovány jednoduchým a přímým způsobem.

Přehled obrázků na výkrese

Provedení podle vynálezu budou nyní popsána na příkladech s odkazem na připojené výkresy, na nichž obr. 1 je částečně odkrytý perspektivní pohled na kuřácky výrobek, uplatňující provedení ohřívače podle vynálezu, obr. 2 je boční podélný průřez cigarety, použité v souvislosti s provedením podle vynálezu, obr. 3 je boční podélný průřez provedení upevňovacího dílu ohřívače podle vynálezu, obr. 4 je odkrytý boční podélný průřez provedení trubicovitého ohřívače, obr. 5 je odkrytý boční podélný průřez ohřívačové plošky, mající kovovou základní vrstvu, obr. 6A je perspektivní pohled na zdvojené hrdlo, mající určitý počet podélných přepážkových a ohřívačových plošek, střídajících se mezi sebou, obr. 6B je provedení podobné tomu, které je znázorněno na obr. 6A s výjimkou toho, že mezery mezi ploškami mají tvar prodlouženého U, obr. 7 je perspektivní pohled na provedení, nakreslené na obr. 6A, přičemž na každé ohraničené plošce je umístěn ohřívací prvek, obr. 8 je perspektivní pohled na ohřívač, mající jediné nosné hrdlo, obr. 9 je perspektivní pohled na trubicovitý ohřívač, mající spirálovité mezery, obr. 10 je odkrytý boční

-6CZ 294965 B6 podélný průřez trubicovitého ohřívač, majícího ohřívací prvky umístěny na vnitřní straně ohřívačových listových plošek, obr. 11 je perspektivní pohled na provedení ohřívačových listových plošek před svinutím, obr. 12 je perspektivní pohled na trubicovitý ohřívač, mající společnou plošku, obr. 13 je půdorys provedení ohřívačových listových plošek před ohnutím a obr. 14 je perspektivní pohled na alternativní provedení trubicovitého ohřívače.

Příklady provedení vynálezu

Kuřácký systém 21, využívající vynález je obecně předveden na obr. 1 a obr. 2. Kuřácký systém 21 zahrnuje kuřácký výrobek, a to válcovou tubičku nebo cigaretu 23, v níž je vyvíjen aerosol, a opakovaně použitelný zapalovač 25. Cigareta 23 je upravena jak pro vsunutí do otvoru 27 na předním konci 29 zapalovače 25, tak i pro vyjmutí z otvoru 27. Kuřácký systém 21 je povětšině používán stejným způsobem jako běžná cigareta. Cigareta 23 je spotřebována po jednom nebo několika bafacích cyklech. Výhoda uváděného zapalovače 25 spočívá vtom, že kjeho znehodnocení dochází po větším počtu bafacích cyklů, než je tomu v případě cigarety 23.

Zapalovač 25 obsahuje pouzdro 31 a má přední část 33 a zadní část 35. V zadní části 35 zapalovače 25 je výhodně umístěn elektrický zdroj 37, který dodává elektrickou energii do ohřívacích prvků za účelem ohřívání cigarety 23. Zadní část 35 je výhodně upravena tak, aby se dala jednoduše otevřít a uzavřít pomocí šroubků nebo západkových součástí, což usnadňuje výměnu zdroje 37 elektrické energie. V přední části 33 jsou výhodně umístěny ohřívací prvky a logický obvod s napojením na elektrický zdroj 37 v zadní části 35. Přední část 33 je výhodně jednoduše připevněna k zadní části 35 například rybinovým spojem nebo nástrčným zpevněním. Pouzdro 31 je výhodně vyrobeno z tvrdého a žáruvzdorného materiálu. Vhodné jsou materiály na bázi kovu a upřednostňovanější jsou materiály na bázi polymeru. Pouzdro 31 je výhodně tvarováno tak, aby je ruka uživatele mohla pohodlně držet, a uváděné upřednostňované provedení takového pouzdra 31 má celkové rozměry 10,7 cm x 3,8 cm x 1,5 cm.

Elektrický zdroj 37 má takové parametry, aby dodával takové množství elektrické energie, které postačuje k přenosu tepla z ohřívacích prvků na cigaretu 23. Elektrický zdroj je výhodně vyměnitelný a lze ho opakovaně nabíjet a může jím být takové zařízení, jako je kondenzátor nebo výhodněji baterie. V právě uváděném upřednostňovaném provedení je elektrickým zdrojem vyměnitelná a znovu nabíjitelná baterie, kterou tvoří čtyři sériově zapojené niklkadmiové bateriové články, mající napětí bez zatížení přibližně od 4,8 do 5,6 voltů. Parametry elektrického zdroje 37 jsou pochopitelně stanovovány v závislosti na parametrech dalších součástí kuřáckého systému 21, a to hlavně na parametrech ohřívacích prvků. Ve formě odkazuje zde zmíněn patent US 5 144 962, uvádějící několik typů elektrických zdrojů, vhodných pro použití vkuřáckém systému podle vynálezu, jimiž jsou bateriové zdroje pro opakovatelné nabíjení a elektrické zdroje pro nabíjení rychle se vybíjecích kondenzátorů.

Na přední části 33 zapalovače 25 je výhodně umístěn převážně válcový ohřívačový upevňovač 39, který slouží jak pro ohřívání cigarety 23, tak i pro udržování této cigarety na příslušném místě ve vztahu k zapalovači 25, a elektrický řídicí obvod 41 pro dodávání předem stanoveného množství elektrického proudu ze zdroje 37 elektrické energie do ohřívacích prvků 122 (není vidět na obr. 1 a 2) ohřívačového upevňovače 39. Jak bude detailněji popsáno v dalším textuje celkově kruhová společná vývodová koncová hlavice 110 upevněna, například svařováním, uvnitř ohřívačového upevňovače 39, přičemž je například připevněna k rozpěrce 49, jak je to znázorněno na obr. 3. Má-li ohřívač dvě koncové hlavice, může jedna i druhá hlavice sloužit jako koncový vývodový díl. V provedení, které je v současné době upřednostňováno, obsahuje ohřívačový upevňovač 39 určitý počet podélně nasměrovaných, radiálně rozmístěných elektrických odporových ohřívacích prvků 122, nesených hlavicí tak, jak je předvedeno na obr. 3 a jak bude popsáno v dalším textu, kdy uvedené ohřívací prvky 122 jsou jednotlivé napájeny ze zdroje 37 na základě funkce řídicího obvodu 41, aby mohly ohřát určitý počet, například osm, oblastí, nacházejících se na obvodu vsunuté cigarety 23. Uplatnění osmi ohřívacích prvků 122 je výhodné proto, že

-7CZ 294965 B6 umožňuje provedení osmí bafnutí tak, jak je to obvyklé u běžné cigarety, a osm ohřívacích prvků 122 může být elektricky řízeno dvojkovými zařízeními. Při kouření jedné vsunuté cigarety může být proveden určitý počet bafnutí, a to například jakýkoli počet od pěti do šestnácti a výhodně pak šest až deset nebo osm bafnutí. Jak bude v dalším textu vysvětleno, může počet ohřívacích prvků 122 překračovat stanovený počet bafnutí či potažení z jedné cigarety.

Obvod 41 je výhodně aktivizován čidlem 45, vyvolávajícím bafnutí, viz obr. 1, které je rovněž citlivé na pokles tlaku, k němž dochází tehdy, když kuřák potáhne z cigarety 23. Bafnutí vyvolávající čidlo 45 je výhodně umístěno v přední části 33 zapalovače 25 a snímá změny v prostoru uvnitř ohřívacího upevňovače 39 a v blízkosti cigarety 23 přes průchod, procházející skrz rozpěrku a držák ohřívacího upevňovače a, je-li to třeba, přes trubici čidla bafnutí (není předvedeno). Bafnutí vyvolávající čidlo 45, vhodné pro použití vkuřáckém systému 21 je popsáno v patentu US 5 060 671, jehož význaky jsou uvedeny ve formě odkazu, a je to výrobek firmy „MikroSwitch Division of Honeywell, lne., Freeport, Illinois“ s označením „Model 163PC01D35 Silicon Sencor“, který uvádí do činnosti příslušný ohřívací prvek ze soustavy ohřívacích prvků 122 v důsledku změny tlaku tehdy, když kuřák potáhne z cigarety 23. Úspěšně byly provedeny i zkoušky se zařízeními, která reagují na proudění a která uplatňují principy tepelné anemometrie, kdy taková zařízení mohou být použitelná pro aktivizování příslušného ohřívacího prvku ze soustavy ohřívacích prvků 122 na základě detekování změny proudění vzduchu.

Na vnějšku zapalovače 25, a to výhodně na přední části 33, je výhodně umístěn číselník 51, oznamující vizuálně počet zbývajících bafnutí, která jsou k dispozici na cigaretě 23, nacházející se v zapalovači. Číselník 51 je s výhodou sedmičíslicový displej s tekutými krystaly. V současnosti upřednostňovaném provedení pro osm bafnutí na jedné cigaretě ukazuje číselník 51 číslici „8“ tehdy, když se paprsek, vyzařovaný světleným čidlem 53, viz obr. 1, odrazí od předku nově vsunované cigarety 23 a je detekován tímto světelným čidlem. Světelné čidlo 53 je výhodně umístěno v otvoru v rozpěrce a v držáku ohřívacího upevňovače 39. Světelné čidlo 53 vysílá signál do obvodu 41, který následně vysílá signál do číselníku 51. Je-li například na číselníku 51 číslo „8“, znamená to, že je na každé cigaretě 23 možno provést osm bafnutí, čili žádný z ohřívacích prvků 122 nebyl uveden do činnosti tak, aby ohřál novou cigaretu. Po úplném vykouření cigarety 23 ukazuje číselník 51 číslo „0“. Po vyjmutí cigarety ze zapalovače 25 nemůže světelní čidlo 53 detekovat přítomnost cigarety 23 a číselník 51 se tím vypne. Světelné čidlo 53 je modulováno tak, aby nevyzařovalo stálý světelný paprsek a tím zbytečně nezatěžovalo elektrický zdroj 37. V současnosti upřednostňovaným světelným čidlem 53, vhodným pro uplatnění vkuřáckém systému 21, je výrobek firmy „OPTEX Technology, lne., 1215 West Crosby Road, Carroliton, Texas 75006, U.S.A.“ s označením „Type 0PR5005 Light Sensor“.

Jednou z možných alternativ, souvisejících s uplatněním zmiňovaného světelného čidla 53, může být použití mechanického spínače (není znázorněn) pro detekování přítomnosti nebo nepřítomnosti cigarety 23 a znovu nastavitelného tlačítka (není znázorněno) pro opětné nastavení, je-li nová cigareta vsunuta do zapalovače 25, výsledkem čehož je, že se na číselníku 51 objeví číslo „8“. Elektrické zdroje, obvod a číselníky, vhodné pro použití v kuřáckém systému 21 podle vynálezu, jsou popsány v patentu US 5 060 671 a ve spise WO 94/06314 a oba uvedené dokumenty jsou zde zahrnuty ve formě odkazu. Průchod a otvor 50 v rozpěrce a v držáku ohřívacího upevňovače jsou při kouření výhodně vzduchotěsné.

Dále bude popsána v současnosti upřednostňovaná cigareta 23 pro použití v kuřáckém systému 21. Tato cigareta 23 je podrobněji popsána v uvedeném spisu WO 94/06314, i když provedení takové cigarety může být různé, pokud je dosažena schopnost vyvolávání aromatizované tabákové reakce pro uspokojení kuřáka po ohřátí cigarety ohřívacími prvky 122. Jak je znázorněno na obr. 2, obsahuje cigareta 23 tabákovou strukturu, která je utvořena na nosiči nebo podkladu 59, nesoucím materiál s vůní tabáku, jenž s výhodou obsahuje tabák. Na jednom konci je tabáková struktura 57 obalena a zpevněna válcovým filtrem 63 pro zpětný proud a na druhém konci válcovým prvním volně průchozím filtrem 65. První volně průchozí filtr 65 je s výhodou filtrem

-8CZ 294965 B6 typu „otevřené trubice“ a má podélný průchod 67, vedený prostředkem tohoto prvního volně průchozího filtru 65, a proto vykazuje malý odpor při potažení nebo volném proudění.

Pokud je to potřebné, je tabáková struktura 57 obalena cigaretovým obalovacím papírem 69. Typy papíru, použitelného jako obalovací papír, mají malou plošnou hmotnost a takový obalovací papír je výhodně opatřen povlakem s tabákovou vůní nebo je to papír tabákový, aby byla posílena tabáková vůně při uvolňování tabákového aroma. Obalovací papír 69 může být potažen koncentrovaným liquorovým výtažkem v plné nebo ředěné síle. Obalovací papír 69 má výhodně co nejmenší plošnou hmotnost a navýšení, avšak vykazuje postačující pevnost v tahu pro účely mechanizovaných výrobních postupů. Charakteristiky papíru na bázi tabáku, které jsou v současné době upřednostňovány, vykazují plošnou hmotnost (při 60% relativní vlhkosti) od 20 do 25 gramů/m², minimální propustnost od 0 do 25 CORESTA (jednotka definovaná jako množství vzduchu, měřeného v krychlových centimetrech, které prochází jedním čtverečním centimetrem materiálu, tedy listem papíru za 1 minutu při poklesu tlaku o 1 kilopascal), pevnost v tahu větší nebo rovnou 2000 gramů/27 mm šířky (1 palec/min. tj. 2,54 cm/min), navýšení 1,3 až 1,5 tisícin palce (tj. 0,033 až 0,038 mm), obsah CaCO₃ větší nebo roven 5 % hmotn., obsah citranu 0 %. Materiály pro výrobu obalovacího papíru 69 přednostně obsahují list ze 75 % hmotn. nebo více na bázi tabáku (necigaretové, kouřem/vzduchem vytvrzované plnivo a lesklý stonek). Za účelem získání přiměřené pevnosti v tahu mohou být přidána lněná vlákna, ale ne ve větším množství, než je nezbytně třeba. Obalovacím papírem také může být běžně používaný papír se lněnými vlákny, mající plošnou hmotnost 15 až 20 gramů/m², nebo obdobné papíry s výtažkovým potažením. Může být přidáno pojivo v podobě citrusového pektinu v takovém množství, které je stejné nebo menší 1 % hmotn. Může být přidán glycerin v dávkách, které nejsou vyšší, než je nezbytně třeba, aby byla dosažena taková tuhost, která se blíží tuhosti obvykle používaného cigaretového papíru.

Cigareta 23 také přednostně obsahuje válcový náustkový filtr 71, který je nejlépe běžně používaný filtr typu RTD („Resistance to Draw“, tj. odpor při potažení), a válcový druhý volně průchozí filtr 73. Náustkový filtr 71 a druhý volně průchozí filtr 73 jsou k sobě připevněny přilepovacím papírkem 75. Přilepovací papírek 75 přesahuje přes konec druhého volně průchozího filtru 73 a je připevněn k obalovacímu papíru 69 tak, aby upevnil konec prvního volně průchozího filtru 65 v poloze, přiléhající ke konci druhého volně průchozí filtr 73. Stejně jako první volně průchozí filtr 65, je i druhý volně průchozí filtr 73 výhodně opatřen podélným průchodem 77, jenž vede jeho středem. Filtr 63 pro zpětné proudění a první volně průchozí filtr 65 vymezují společně s tabákovou strukturou 57 dutinu 79 v cigaretě 23.

Je výhodné, aby vnitřní průměr podélného průchodu 77 druhého volně průchozího filtru 73 byl větší než vnitřní průměr podélného průchodu 67 prvního volně průchozího filtru 65. V současné době se upřednostňované průměry podélného průchodu 67 pohybují mezi 1 až 4 mm a průměry podélného průchodu 77 mezi 2 až 6 mm. Bylo zjištěno, že rozdílné vnitřní průměry podélných průchodů 67 a 77 usnadňují vývoj požadovaného směšování či turbulence aerosolu, uvolňujícího se z ohřívaného materiálu s tabákovou vůní se vzduchem, vtahovaným z vnějšího prostředí do cigarety při potažení kuřáka, čímž vzniká zdokonalený proces vyvolání tabákového aroma a snadnější vystavení více než jednoho konce náustkového filtru 71 takto smíchanému aerosolu. Vyprodukovaná dávka tabákového aroma, vyvinutá ohřátím materiálu 61 s tabákovou vůní, je chápána tak, že vzniká prvotně ve výparové fázi v dutině 79 a je přeměněna ve viditelný aerosol po smíchání v průchodu 77. Navíc ke zmiňovanému prvnímu volně průchozímu filtru 65, majícímu podélný průchod 67, jsou přidruženy další úpravy, mající schopnost vyvolávat požadované smíchání dávky tabákového aroma, uvolňujícího se ve fázi odpařování, se vstupujícím vzduchem, a to včetně těch, v nichž je první volně průchozí filtr uplatněn v podobě filtru, majícího určitý počet malých otvorů, což znamená, že první volně průchozí filtr může mít podobu voštinové vazby nebo kovového plíšku, v němž je utvořen určitý počet děr.

Vzduch je výhodně vtažen do cigarety 23 především skrze tabákovou strukturu 57 a obalovací papír 69 v příčném či radiálním směru a nikoli skrze filtr 63 pro zpětné proudění v podélném směru. Jak však bude v dalším textu vysvětleno, je potřebné umožnit proudění vzduchu skrze filtr

-9CZ 294965 B6 pro zpětné proudění v průběhu prvního bafnutí z cigarety za účelem snížení RTD (odporu při potažení). Současně se objevuje zjištění, že vtažení vzduchu do cigarety 23 v podélném směru má tendenci způsobit stav, kdy aerosol, vyvinutý ohříváním tabákové struktury 57 ohřívacími prvky 122, rozmístěnými radiálně kolem této tabákové struktury, není náležitě odváděn z dutiny 79. Proto je v souvislosti s tím potřebné, aby vyvinutí dávky tabákového aroma bylo funkcí téměř celého sestavení tabákové struktury 57 a energetické úrovně ohřívacích prvků 122. V souladu s tím je podíl vzduchu, proudícího cigaretou, vznikající na základě podélného proudění skrze filtr 63 pro zpětné proudění při kouření výhodně minimální s výjimkou prvního bafnutí. Navíc filtr pro zpětné proudění výhodně minimalizuje proud aerosolu ve zpětném směru ven z dutiny 79 pro ohřátí materiálu s tabákovou vůní, takže potenciální poškození zapalovače v důsledku zpětného proudění aerosolu z cigarety 23 je minimalizováno.

Nosič nebo podklad 59, který zpevňuje materiál i s tabákovou vůní, vytváří přepážku, oddělující ohřívací prvky 122 od uvedeného aromatického materiálu, přenáší teplo, vyvinuté ohřívacími prvky 122, na tento aromatický materiál a zajišťuje soudržnost cigarety po vykouření. Mezi upřednostňované nosiče 59 patří ty, které obsahují vazby z netkaných uhlíkových vláken, což je výhodné zejména z důvodu jejich tepelné stability. Takové nosiče jsou detailněji popsány ve spise WO 94/06314 a v patentu US 5 369 723 a oba tyto dokumenty jsou zde zahrnuty ve formě odkazu.

Jiné nosiče 59 obsahují kovová síťování s otevřenými oky nebo děrované kovové fólie s malou hmotností. Například jsou použita síťování, mající hmotnost od přibližně 5 gramů/m² do přibližně 15 gramů/m² a mající průměry drátků v rozmezí od přibližně 0,038 mm do přibližně 0,076 mm. Jiné provedení síťování je utvořeno z fólie (například hliníkové), mající tloušťku 0,0064 mm, jejíž perforování má otvory s průměry od přibližně 0,3 mm do přibližně 0,5 mm za účelem snížení hmotnosti této fólie přibližně o 30 až 50 % podle velikosti zmíněných otvorů. Umísťování otvorů takové fólie je výhodně stupňovité nebo přímo nenavazující (tj. nikoli v uspořádání přímo za sebou), aby bylo omezeno rozváděné tepla do stran mimo materiál 61 s tabákovou vůní. Taková kovová síťování a fólie se v cigaretě 23 uplatňuje několika způsoby, a to například (1) litím řídké kaše z materiálu s tabákovou vůní na pás a položením síťování nebo fólie na tuto řídkou kaši před vysušením, a (2) přiložením síťovaného nebo fóliového nosiče na základový list nebo strukturu s tabákovou vůní s použitím vhodného lepidla.

V současnosti upřednostňovaná tabáková struktura 57 je utvořena v podmínkách tabákového typu výrobního postupu, který je uplatňován při výrobě papír. V takovém postupuje pruh tabáku umyt vodou. Později, při provádění kroku potahování jsou použita rozpouštědla. Zbývající (extrahované) tabákové vlákno je použito při sestavování základové vazby. Ve vodě jsou rozptýlena uhlíková vlákna a je přidán alginát sodný. Místo alginátu sodného může být použit jiný hydrokoloid, který neovlivňuje uvolňování dávky tabákového aroma, je ve vodě rozpustný a má vhodnou molekulární hmotnost za účelem dodání pevnosti tabákové struktuře 57. Disperze je promíchána s řídkou kaší z tabákových vláken a dalších aromatických přísad podle výběru. Výsledná směs je za mokra nanesena na dráty podélného síta a struktura je protažena zbývající částí běžného papírenského stroje za účelem zhotovení základové struktury. Rozpouštědla, odstraněná mytím tabákového pruhu, jsou nanesena na jednu strnu základové struktury vhodným standardním potahovačem s vratným válcem, umístěným za bubnovým válcem nebo sušičem typu „Yankee“. Poměr tabákových rozpouštědel/tabákového prachu nebo poměr částeček se nachází mezi poměrem 1:1 až 20:1. Řídká kaše může být na základovou vazbu lita nebo vytlačována. Alternativně může být krok potahování proveden mimo linku. V průběhu nebo po provedení kroku potahování jsou přidávány vůně, které jsou běžně používány v tabákovém průmyslu. Je přidán pektin nebo jiný hydrokoloid, a to výhodně v rozsahu od 0,1 do 2 % hmotn. za účelem zlepšení potahovatelnosti řídké kaše.

I když je použit jakýkoli typ nosiče 59, uvolňuje materiál 61 s tabákovou vůní, který je nanesen na vnitřním povrchu nosiče, vůně v důsledku ohřívání a má schopnost přilnout k povrchu nosiče 59. Mezi tyto materiály patří souvislé listové vrstvy, pěny, gely, vysoušené řídké kaše nebo sprejem nanášené řídké kaše, které výhodně, ale nikoli nezbytně, obsahují tabákové nebo od

-10CZ 294965 B6 tabáku odvozené materiály a které jsou podrobněji popsány v předchozím textu zmiňovaném patentu US 5 369 723.

Do tabákové struktury 57 je v procesu její výroby výhodně přidáván stabilizátor vlhkosti, jakým je glycerin nebo propylenglykol, v takovém množství, které se pohybuje v rozmezí od 0,5 do 10 % hmotn. obsahu tohoto stabilizátoru ve vztahu ke hmotnosti struktury. Stabilizátor vlhkosti usnadňuje tvorbu viditelného aerosolu tím, že účinkuje jako aerosolový prekurzor. Když kuřák vyfoukne aerosol, obsahující uvolněnou dávku tabákového aroma, sráží se stabilizátor vlhkosti v okolní atmosféře a tím tento stabilizátor vlhkosti vytváří podobu obvyklého cigaretového kouře.

Cigareta 23 má výhodně stejný poměr v podstatě po celé své dálce a tak jako v případě běžných cigaret se tento rozměr pohybuje v rozmezí od přibližně 7,5 mm do 8,5 mm, takže kuřák, používající kuřácký systém 21, má podobný „pocit v ústech“, jako tomu je v případě běžné cigarety.

V provedení, které je v současnosti upřednostňováno, má cigareta celkovou délku 58 mm, čímž je usnadněno balení takových cigaret v obvykle používaných balicích strojích. Kombinovaná délka náustkového filtru 71 a druhého volně průchozího filtru 73 je výhodně 30 mm. Přilepovací papírek 75 výhodně přesahuje 5 mm přes konec druhého volně průchozího filtru 73 na tabákovou strukturu 57. Délka tabákové struktury 57 je výhodně 28 mm. Tabáková struktura 57 je na opačných koncích zpevněna filtrem pro zpětné proudění, jenž má výhodně délku 7 mm. Dutina 79, vymezená tabákovou strukturou 57, filtrem 63 pro zpětné proudění a prvním volně průchozím filtrem 65, má výhodně délku 14 mm.

Když je cigareta 23 vsunuta do otvoru 27 na prvním konci 29 zapalovače 25, dotýká se nebo se téměř dotýká vnitřního dolního povrchu 81 vymezovače 49 ohřívacího upevňovače 39 u společné koncové hlavice 110, viz obr. 3, v blízkosti průchozího otvoru 49, funkčně souvisejícího s bafnutí vyvolávajícím čidlem 45, a otvoru 55 světleného čidla 53. Takto se dutina 79 cigarety 23 výhodně nachází v blízkosti ohřívačových listových plošek 120 a v podstatě všechny ty části cigarety 23, jimiž jsou druhý volně průchozí filtr 73 a náustkový filtr 71, vyčnívají ven ze zapalovače 25. Části ohřívačových listových plošek 120 jsou výhodně prohnuty dovnitř za účelem snadnějšího udržení cigarety 23 na svém místě v zapalovači 25, takže jsou ve vztahu k přenosu tepla s tabákovou strukturou 57 buď přímo nebo přes obalovací papír 69. V souvislosti s tím je cigareta 23 výhodně stlačitelná, aby usnadnila ohřívačovým listům tlačit do povrchu cigarety. Zbývající prvky ohřívacího upevňovače 39 jsou stejné jako ty prvky, které jsou popsány ve spisu WO 94/06314.

Průchod vzduchu cigaretou 23 je dosahován několika způsoby. V provedení cigarety 23, předvedeném na obr. 2, má například obalovací papír 69 a tabáková struktura 57 postačující schopnost propouštět vzduch tak, aby byl dosažen požadovaný RTD (odpor při potažení) tehdy, když kuřák potáhne z cigarety, přičemž vzduch proudí do dutiny přičemž nebo radiálně obalovacím papírem 69 a tabákovou strukturou 57. Jak již bylo uvedeno, může být použit vzduch propouštějící filtr pro zpětné proudění za účelem dosažení vstupu proudu vzduchu do dutiny 79 v podélném směru.

Pokud je to žádoucí, může být proudění vzduchu příčně do dutiny 79 usnadněno uplatněním série radiálních perforací (nejsou předvedeny), utvořených v obalovacím papíru 69 a v tabákové struktuře 57 na jedné nebo několika plochách v blízkosti dutiny. Takové perforace slouží, jak bylo zjištěno, ke zdokonalení procesu uvolnění dávky tabákového aroma a vytvoření aerosolu.

V tabákové struktuře je vytvořeno perforování, mající hustotu přibližně 1 otvor na 1 až 2 mm² a průměr takového otvoru je od 0,4 mm do 0,7 mm. Výsledkem toho je pórovitost mezi 100 až 500CORESTA. Obalovací papír 69 má po perforování výhodně propustnost od 100 do 1000 CORESTA. Avšak za účelem dosažení požadovaných kuřáckých charakteristik, jako je odpor při potažení, mohou být uplatněny i jiné než uvedené hustoty perforací a související průměry otvorů.

Proud vzduchu, vstupující příčně do dutiny 79, je také usnadněn uplatněním perforování (není předvedeno) jak v obalovém papíru 69, tak i v tabákové struktuře 57. Při utváření cigarety 23, mající taková perforování, je obalovací papír 69 připevněn k tabákové struktuře 57 a následně je

- 11 CZ 294965 B6 provedeno společně perforování, nebo uvedené součásti jsou perforovány zvlášť a připevněny k sobě tak, že perforace na sebe shodně navazuje nebojsou překryty.

V současnosti upřednostňovaná provedení ohřívačů jsou ukázána na obr. 3 až 14. Tyto ohřívače vykazují zdokonalenou mechanickou pevnost pro opakovaná vsunování, umístění a vyjímání cigaret 23 a významně snižují únik aerosolů z ohřívané cigarety, čímž omezují účinek srážení na vystavených citlivých součástech. Pokud nejsou provedena opatření kontrolující sražení, mají vznikající aerosoly tendenci srážet se na poměrně studeném povrchu ohřívačových kolíků 99A a 99B. společné koncové hlavici HO, vnějším lemu, elektrických spojích, řídicím a logickém obvodu atd., což potencionálně snižuje životnost a vyřazuje z provozu kuřácký výrobek. Bylo zjištěno, že uvolněné aerosoly mají tendenci proudit radiálně směrem dovnitř od ohřívače, pracujícího na základě impulzů.

Obecně existuje upřednostňovaný počet osmi ohřívačových elektricky vodivých listových plošek 120, jež vyvolávají osm bafnutí v důsledku postupného žhavení ohřívacích prvků 122, čímž je napodoben počet bafnutí z běžné cigarety, a uvedeným osmi ohřívačovým ploškám odpovídá i osm přepážkových plošek 220. Ohřívačové listové plošky 120 a přepážkové plošky 220 jsou typicky umístěny mezi opačnými koncovými hlavicemi 110 a 210 a jsou příslušně vloženy nebo vedeny tak, aby vytvořily válcovou soustavu střídajících se ohřívačových a přepážkových plošek. Mezi jednotlivými vzájemně sousedícími ohřívačovými listovými ploškami 120 a přepážkovými ploškami 220 je výhodně vymezena mezera 130, 135.

Zejména na obr. 3 až 5 je vidět, že ohřívač je opatřen kovovou elektricky vodivou základní vrstvou 300 v podobě válcové trubičky, neboť kov je pružnější, má výhodnější zátěžové tolerance než keramické materiály a je elektricky vodivý. Výběr kovu pro zhotovení základní vrstvy 300 vychází z požadavku mechanické pevnosti při tvarování, jak bude popsáno v dalším textu, a tepelné stálosti, a proto je použit tepelně stálý kov nebo slitina. Mezi příklady vhodných kovů patří slitiny niklu a chrómu, slitina, prodávaná pod obchodní značkou „Haynes Registed 214“ (bude detailněji popsána v dalším textu) a „Inconel 625“ slitinový list. Kovová trubička, v tomto případě základová vrstva, může být zhotovena ze slitiny v podobě listu, prutu nebo tyčinky například tažením. Kovová trubička je výhodně zhotovována z aluminidu (tri)niklu (Ni₃Al). Alternativně může být uplatněna jiná slitina niklu a železa nebo slitina aluminidu železa (Fe₃Al). Jak bude v dalším textu rozvedeno, je základová vrstva 300 zhotovena tak, aby měla tloušťku přibližně 0,0762 mm až 0,127 mm.

Kovová základní vrstva 300 je vyrobena tak, že má celkově výhodný tvar trubičky nebo válečku. Jak je nejlépe vidět na obr. 4, má válcová trubička 350 celkově kruhový otevřený vstupní otvor 360, který je opatřen krčkovou částí 365, zavádějící vsunovanou cigaretu do souose vymezeného válcového vnitřního lůžka CR, jehož průměr je menší než průměr vstupního otvoru 360. Ten má výhodně větší průměr, než je průměr cigarety 23 proto, aby mohl vést tuto cigaretu do vnitřního lůžka CR, a vnitřní lůžka CR má průměr přibližně stejný jako cigareta 23, aby bylo zajištěno těsné přilehnutí, což je důležité z hlediska dobrého přenosu tepelné energie. Stanovené výrobní tolerance cigarety 23 a postupně se zužující oblast krčkové části 365 v přechodu mezi jeho koncem, navazujícím na vnitřní lůžko, mohou také napomáhat k mírnému stlačení cigarety a ke zdokonalení tepelného styku, přičemž obklopující základní vrstva slouží jako vnitřní stěna vnitřního lůžka. Ohřívačové listové plošky 120 jsou mírně prohnuty dovnitř, aby zlepšily tepelný styk s cigaretou, neboť uvedeným prohnutím se zužuje i průměr válcového vnitřního lůžka. Opačný konec trubičky je vymezen vývodovou společnou koncovou hlavicí 110, která má jakýkoli přijatelný průměr. Na obr. 4 je vidět, že vrstvy 300 jsou tvarovány tak, aby vymezily koncovou hlavici 210. Vrstvy 300 by alternativně mohly pokračovat tak, že se rozšíří vnějším směrem jako prodloužení zakřivení krčkové části 365. Do tohoto rozšířeného otvoru je vložena samostatná hlavice 210. Vrstva 300 by alternativně nebo navíc mohla být podobně zhotovena se samostatnou koncovou hlavicí 110, přičemž by existovalo elektrické spojení mezi oběma součástmi a tím by byl vytvořen společný díl.

- 12CZ 294965 B6

Na trubičku je nanesena keramická vrstva tak, aby elektricky izolovala následně umístěný elektrický ohřívací prvek 122 od kovové trubičky základové vrstvy 300 s výjimkou kroužku nebo hlavice 110, umístěné na jednom konci trubičky. Keramický materiál má výhodnou, poměrně vysokou dielektrickou konstantu. Může být použita jakákoli vhodná elektrická izolace, oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, mullit, kordierit, spinel, forsterit, kombinace těchto materiálů atd. Výhodně je uplatňován oxid zirkoničitý nebo takový keramický materiál, jehož koeficient tepelné roztažnosti se blíží stejnému koeficientu podkladové kovové trubičky, aby se předešlo rozdílům v poměrech roztažnosti a smrštitelnosti a tím i praskání nebo oddělování vrstev v průběhu používání. Při ohřívání ohřívacích prvků zůstává keramická vrstva fyzicky i chemicky stálá. Tloušťka takové elektrické izolační vrstvy je například přibližně od 0,00254 do 0,254 mm nebo přibližně 0,142 mm a výhodně od 0,0254 do 0,0762 mm.

V základní vrstvě 300 a v překrývajících vrstvách jsou vytvořeny mezery 130 a 135. které tepelně a elektricky od sebe izolují jednotlivé sousední ohřívací prvky. Mezery 130 mohou být vedeny paralelně ve vztahu k podélné ose trubičky a mezery 135 mohou být vedeny příčně. Na obr. 9 je vidět, že mezery mohou mít podobu spirály, vedené na válcové trubičce. Může být uplatněn jakýkoli spirálový tvar při plnění podmínky, že příslušné mezery se nebudou protínat, aby oblast ohraničené těmito mezerami byly přibližně stejné z důvodu vymezení přibližně stejných ploch, určených pro tepelný styk se vsunutou cigaretou a tím také požadavků ohřívání a stejnoměrného vyvolávání bafnutí. Dráhy spirálovým mezer mohou být vymezeny tak, že přesahují celkový počet polovičních otočení, například dvou, válce. Tyto spirálové mezery mají výhodu vtom, že ohřívají pouze malou část podélně vedené linie lepení cigarety. Jestliže jsou uplatněny podélně vedené mezery, je pravděpodobné, že jedna ohřívaná oblast bude v blízkosti lepidla, což může vyvolat subjektivně nežádoucí aroma.

Nyní bude popsán výhodný způsob výroby. Válcová trubička z vybraného kovu, jež má potřebnou délku a tloušťku stěny od přibližně od 0,0254 do 0,254 mm a výhodně od 0,0762 mm do 0,127 mm, je zformována do požadovaného geometrického tvaru. Hmotnost trubičky se snižuje tak, jak se zmenšuje i tloušťka, výsledkem čehož je lehčí součástka a menší energetická náročnost, potřebná pro přiměřené ohřátí ohřívačových listových plošek 120 a vsunuté cigarety 23 a navíc i nižší hmotnost hotového výrobku, protože baterie mohou být menší. Upřednostňována jsou dvě provedení, která se liší v posloupnosti kroků nanesení keramického povlaku a utvoření listů. V případě prvního provedení je (1) trubička utvořena například lisováním nebo vytlačováním; následně (2) jsou naneseny keramické a ohřívačové vrstvy; dále (3) jsou utvořeny plošky, například laserovým řezáním; a konečně (4) je ohřívač propojen s elektrickým vedením. Tyto kroky jsou detailněji popsány v následujícím textu. V případě druhého provedení je (1) trubička utvořena například lisováním nebo vytlačováním, následně (2) jsou utvořeny plošky, například střižným lisováním, EDM nebo laserovým řezáním, dále (3) jsou naneseny keramické a ohřívačové vrstvy, a konečně je ohřívač propojen s elektrickým vedením. Druhé provedení umožňuje vytvoření plošek střižným lisováním, což vylučuje vznik nežádoucích ostřin, způsobeným laserovým řezáním. Toto střižné lisování je možné, protože keramická vrstvaještě není nanesena.

V prvním provedení mohou být ohřívačové listové plošky 120 utvořeny řezáním keramickou vrstvou a spodní základní vrstvou, například laserovým řezáním. Alternativně je kovový list, z něhož se stočením při pozdějším lisování utvoří trubička, nejdříve lisován za účelem vytvoření ohřívačových plošek a následně jsou provedeny výše uvedené kroky (3) a (4). Mezery mohou být střídavě vyřezávány laserem při postupném pootáčení trubičky. Podélně vedené mezery jsou řezány příslušným vedením laseru a trubičky s ohledem na podélnou osu trubičky. Spirálové mezery jsou vyřezány tak, že trubička se otáčí ve vztahu k laseru a laser je příslušně veden s ohledem na podélnou osu trubičky. Aby se předešlo ohřívání lepené linie cigarety, jak bylo v předchozím textu zmíněno, mohou být spirálové mezery, vytvářené jemným obráběním, zhotovovány tak, že trubička se otáčí i posunuje ve vztahu k pevně umístěnému laseru.

Následně je na trubičku nanesena keramická elektrická izolační vrstva 310 a výjimkou vývodového konce, aby mohlo být připojeno vedení. Jak bylo uvedeno v případě prvního provedení, je tento nástřik realizován před utvořením ohřívačových plošek. Přesněji vyjádřeno, je provedeno

- 13 CZ 294965 B6 tepelné nastříknutí vrstvy keramického materiálu od přibližně 0,00254 mm do 0,254 mm a výhodně od 0,0254 mm a do 0,0762 mm oxidu zirkoničitého a výhodně částečně stabilizovaného oxidu zirkoničitého s přibližně 20 %, výhodněji 80 % yttria technikou plazmového nástřiku na přiměřeně zdrsněný povrch trubičky, která se v průběhu tohoto potahování otáčí. Trubice se v průběhu potahování několikrát otočí, aby byl vytvořen spolehlivý potah. Je-li na základní vrstvě 300 utvořena hlavice 210, pak se na tuto hlavici 210 keramický materiál nanáší, aby byla zachována dotyková plocha pro ohřívací prvek 122.

Zdrsnění povrchu je výhodné proto, že zlepšuje přilnavost nanesené keramické vrstvy 310. Povrch základní vrstvy 300 s přiměřenou tloušťkou je nejdříve vhodným způsobem, jako je opracování tryskajícím ocelovým pískem, zdrsněn, a následně je nanesen pojivový potah. Pojivový potah je tenký, a to například od 0,00254 mm do 0,127 mm, výhodně pak od 0,0127 mm do 0,0254 mm, kdy tímto kovovým potahem může být FeCrAlY, NiCrAlY, NiAl nebo Ni₃Al, vytvářející dobrou stykovou plochu mezi zdrsněnou kovovou základovou vrstvou 300 a následně nanesenou keramickou izolační vrstvou 310. Mimo tepelného nástřiku je možno použít jiné alternativní nanášecí způsoby, a to především plazmové nástřiky. Např. je prováděno fyzikální usazování výparů, chemické usazování výparů, technologie vytváření tenkého filmu dielektrického lepidla síťovým tiskem a slinování, sol-gelové technologie, kdy je sol-gel nejdříve nanesen a následně zahřát tak, aby vytvrdnul, a chemické nanášení s následným zahřátím. Vzhledem k požadavku pojivové pevnosti je výhodnější chemické pojivo. Toto chemické pojivo je vytvářeno zahřátím keramické vrstvy nebo keramického prekurzoru společně s kovovou základní vrstvou na poměrně vysokou teplotu. Alternativně je kovová základní vrstva zahřáta na vysokou teplotu, v důsledku čehož se na jeho povrchu vytvoří vrstva oxidu, která vykazuje podobné vlastnosti jak keramická vrstva.

Následně je nanesen ohřívací prvek 122. Pokud to vyžaduje technologie nanášení, může být použit některý vhodný kov nebo slitina s intermetalickými/keramickými přísadami v práškové podobě. Přesněji vyjádřeno, je nanesena vrstva elektricky odporového matriálu, jako je slitina NiCr, slitina Ni₃Al, slitina NiAl, slitina Fe₃Al nebo slitina FeCrAlY, od přibližně 0,00245 do 0,127 mm pomocí některé ze známých technologií, jako je plazmový nástřik nebo HVOF (tj. „High Velocity Oxy Fuel“, neboli „vysokorychlostní nástřik hořákem“. Měrný odpor odporového materiálu může být seřízen přidáním vhodného keramického materiálu nebo seřízením úrovně tvorby oxidu na kovu v průběhu plazmového nebo HVOF nástřiku. Jestliže drsnost keramické vrstvy, obsahující poměrně velké keramické částečky, je srovnatelná s ohřívačovým matriálem, mohou být použity způsoby vytváření tenkého filmu, jako například CVD nebo PVD (tj. „Chemical Vapour Deposition“ a „Physical Vapour Deposition“, neboli ukládání vrstvy materiálu plynné fáze za účasti chemické reakce, respektive pomocí fyzikálních mechanismů), přičemž drsnost takového povrchu je zjemněna například broušením diamanty tak, že výsledná drsnost povrchu Ra se pohybuje od 0,003429 mm do 0,004064 mm při průměrné hodnotě Ra 0,003683 mm. Při použití uvedené techniky je vyžadována tenčí vrstva kovu, výsledkem čehož je požadovaná nižší hmotnost ohřívače. Tento postup je však pomalejší. Může být použit některý vhodný kov, jakým je například platina. Ohřívače mohou být potahovány při postupném otáčení trubičky s keramickým potahem.

Nyní budou popsána dvě upřednostňovaná provedení ohřívačového tělesa, jímž může být spíše jednotlivý oddělený ohřívač než určitý počet uspořádaných ohřívačů. V prvním provedení je základní vrstvou 300 aluminid niklu (Ni₃Al); keramickou vrstvou 310 je oxid zirkoničitý, jenž je výhodně stabilizován yttriem, a to upřednostňované 8 % yttria, a ohřívací prvek 122 je za horka nastříknut materiálem zNi₃Al nebo NiAl. V druhém provedení je základní vrstvou aluminid železa (Fe₃Al); keramickou izolační vrstvou 310 je oxid zirkoničitý, jenž je vhodně stabilizován yttriem, a to upřednostňované 8 % yttria; a ohřívací prvek 122 je za horka nastříknut Fe₃Al. Pokud je tak rozhodnuto, může být v případě alternativních provedení kombinován materiál ohřívacího prvku 122 jednoho provedení s materiálem základní vrstvy jiného provedení.

- 14CZ 294965 B6

Následně bude proveden detailnější popis upřednostňovaného provedení, kterým je provedení, uplatňující aluminid niklu. Tento popis je rovněž aplikovatelný v případě druhého provedení, uplatňujícího aluminid železa. Přítomnost hliníku se výhodně pohybuje od přibližně 16 do 50 % hmotn., srovnáme-li to s méně než 1 % hmotnost, v mnoha běžně dostupných slitinách.

Základní vrstvou 300 může být předtvatovaná trubička z Ni₃Al, na hotovo vyrobený trubička z Ni₃AI nebo připravený list z Ni₃Al. Základní vrstva 300 může být rovněž utvořena nástřikem za horka na předlitou vrstvu Ni₃Al nebo uhlíkové pruty či trubičky. Základní vrstva 300 může také zpevnit hliník. Základní vrstva 300 může být rovněž zhotovena nástřikem prášku Ni a prášku Al v příslušném poměru tak, aby se vytvořil Ni₃Al. Když jsou prášky obou uvedených kovů nastříkávány horkým plazmovým hořákem, reagují tak, že uvolňují značné množství tepla. Ke slití dochází při odpadu nástřiku na povrch. Účinek tohoto slití může být pozitivně ovlivněn použitím mechanicky slitých prášků Ni a Al. Následně tepelná úprava vytváří Ni₃Al a mimořádně dobrou soudržnost s následně nanášenou izolační vrstvou 310.

Izolační vrstvou 310 může být jakýkoli elektrický izolátor, která je tepelně stabilní a přilne na základní vrstvu 300. V úvahu by měl být vzato srovnání rozdílu tepelné roztažnosti izolační vrstvy 310 a základní vrstvy 300, tak i ohřívacího prvku 122. Bylo zjištěno, že oxid zirkoničitý má mimořádnou schopnost přilnavosti, je-li použit jako tepelně izolující povlak a je-li nanášen v různých geometrických tvarech, přičemž tento oxid zirkoničitý je částečně stabilizován přibližně 8 % yttria.

Protože použití baterií s velmi malou hmotností vyžaduje dosažení vysokých hodnot měrného odporu, je výhodně uplatněn tepelný nástřik vrstvy ohřívacího prvku 122. Toto může být prováděno při použití celé řady technik tepelného nástřiku. Může být použit předslitý Ni₃Al, mechanicky slitý Ni₃Al nebo příslušný poměr Ni a Al v prášku. Je-li použit mechanicky slitý Ni₃Al či Ni a Al v prášku, je před provedením nástřiku vyžadován krok zahřátí. Teplota a doba tohoto předběžného zahřátí bude záviset na parametrech tepelného nástřikového hořáku. Za těchto okolností je výhodné seřizovat teplotu od 600 °C do 1000 °C. Jestliže není použit předslitý Ni₃Al, je důležité kontrolovat velikost částeček a rovnoměrnost nanášení při vytváření nástřiku Ni₃Al. Pro účely odporové vrstvy může být použita směs NiAl. Do slitin Ni₃Al mohou být přidány přísady několika prvků. Základními přísadami do slitin ohřívacího prcku 122 je B (bor) a Si (křemík). Účelem uplatnění B je jeho schopnost posilovat pevnost hranic zrn a je nejúčinnější, když je přítomnost niklu v Ni₃Al vysoká, například tehdy, když je přítomnost Al menší nebo rovna 24 % hmotn. Si není do slitin Ni₃Al přidáván ve větším množství, protože jeho dávky, přesahující maximum 3 % celkové hmotnosti, by vedly k tvorbě silicidů niklu a po oxidaci by se vytvořily oxidy křemíku (SiO_x). Přidání Mo (molybdenu) zlepšuje pevnost při nízkých a vysokých teplotách. Oxid zirkoničitý pomáhá zlepšovat odolnost proti odlupování vlivem oxidace v průběhu tepelných cyklů. Může být také přidáno Hf (hafnium), čímž je zlepšena pevnost při vysokých teplotách. Upřednostňovaná slitina Ni₃Al, která je použita jako základní vrstva 300 a odporový ohřívací prvek 122, má označení IC 50 a uvádí obsah přibližně 77,9 % hmotn. Ni, 21,73 % hmotn. Al, 0,34 % hmotn. Zr a 0,01 % hmotn. B, jak je možno zjistit podle odborného článku „Výroba intermetalických aluminidů“ autor V.Sikka v publikaci „Intermetalická metalurgie a výroba intermetalických sloučenin“, edice Stoiff a spol., vydal Van Nestrand Reinhold, N.Y., 1994, tabulka 4. Do aluminidu železa mohou být přidány různé prvky. Mezi možné přísady patří Nb, Cu, Ta, Zr, Ti, Mn, Si, Mo a Ni.

Pokud je potřebné tavení některé slitiny, je výhodně uplatněn argonový plynný plášť. Elektrické vodiče mohou být připájeny natvrdo k odporovému ohřívacímu prvku 122 nebo k základní vrstvě 300, jak bylo zmíněno v předchozím textu, YAG laserem nebo CO₂ laserem. Při pájení natvrdo jsou použity pájecí slitiny Ag-CU nebo Ni-Cu. Z důvodu skutečnosti, že tloušťka odporového ohřívacího prvku 122 je menší než 0,127 mm, je pájení natvrdo upřednostňovaným způsobem před pájením naměkko a svařováním. Ke zvlhčení povrchu a k čištění od oxidů může být použita pájecí pasta. Několik takových pájecích slitin nabízí firma „Lucas-Milhaupt“ ve Wisconsínu a firma „Indium Corporation of America“. Slitiny Ag-Cu mají optimální teploty tuhnutí a tání pro

- 15 CZ 294965 B6 laserové pájení ohřívače, což znemožňuje proniknutí do dalších vrstev, přestože celková tloušťka ohřívacího prvku 122, izolační vrstvy 310 a základní vrstvy 300 je v rozsahu od 0,254 do 0,381 mm.

Vynález uplatňuje vícevrstvový ohřívač, kdy základní vrstvou je Ni₃Al a vlastní ohřívač je oddělen izolační vrstvou, jíž je oxid zirkoničitý. Tato koncepce je obecně použitelná a může uplatňovat různou tloušťku na různé geometrické tvary. Ni₃Al snadno vytváří na povrchu přilnavou vrstvu oxidu hlinitého. Tato vrstva oxidu hlinitého bude zabraňovat další oxidaci a bude navíc zabraňovat odlupování oxidů, čímž prodlouží životnost materiálu.

Jak je vidět na obr. 4 a 5, má jeden konec naneseného ohřívacího prvku 122 přímý kontakt s kovovou základní vrstvou 300 v části 125 a zbytek ohřívacího prvku 122 překrývá keramickou izolační vrstvu 310. Plazmový nástřik každého odporového ohřívacího prvku 122 na kovovou základní vrstvu 300 poskytuje pevné spojení. V této souvislosti vzniká společné elektrické propojení, které tvoří společná koncová hlavice 110 a elektricky vodivá kovová základní vrstva 300 každé ohřívačové listové plošky 120, která je připojena k jednomu konci, například vzdálenému konci, každého příslušného ohřívacího prvku 122. Koncová hlavice HO, sloužící jako společné vedení, je připojena ke zdroji 37 elektrické energie přes dotyk 99B, jak je ukázáno na obr. 3.

Na ohřívací prvek 120 je nakonec nastříknut materiál 128, například nikl, slitiny niklu, měď nebo hliník, mající vysokou elektrickou vodivost a potom je připojeno vedení prostřednictvím například dotyků 99A, které jsou například svařením či pájením připevněny k opačnému konci, tzn. bližšímu konci ohřívacího prvku 122 u hlavice 110. Materiál 128 může tvořit jeden celek s vedením nebo k němu může být připájen a upřednostňované je připájen k tomuto 128 stříbrem v souvislosti s propojujícími dotyky 99A, jak bude popsáno v dalším textu. Vysoce vodivý materiál 128 způsobuje, že podkladová oblast má menší měrný odpor a umožňuje podstatně snadnější připojení k elektrickému rozvodu, jak již bylo uvedeno.

Trubička je uříznuta buď tak, aby měla jedinou kovovou koncovou hlavici 110 na jednom konci (viz obr. 8), nebo aby výhodně měla další hlavici na opačném konci 210, jak je předvedeno na obr. 6A a 7. Vzhledem ktomu, že základní vrstva je kovová, mohou být ohřívačové listové plošky 120 výhodně prohnuty dovnitř ještě před přidáním izolační vrstvy 310 a svinutím, aby byla vsunutá cigareta dokonaleji ohřívána, tzn. byla v tepelném dotyku s těmito prvky, aniž by existovalo nebezpečí popraskání, související s keramickou úpravou. Navíc vytvořená ploška a nastříknutý ohřívač má prohnutí na určité části trubičky, což dále zdokonaluje dotyk se vsunutou válcovou cigaretou. Plošky mohou být například 1,5 mm široké.

Jak je vidět na jednom z provedení, která jsou ukázána na obr. 6A a 6B, je každá další oblast s keramickým potahem nebo listová ploška 120, jež má na sobě umístěn ohřívací prvek 122, ohraničena na opačných stranách mezerou 135. V souvislosti s tím jsou střídavě vytvořeny další plošky 220, které jsou včleněny mezi střídající se ohřívačové listové plošky 120. Tyto plošky 220 slouží jako přepážky, zabraňující úniku výparů za zahřívané cigarety 23, které by v důsledku srážení mohly způsobit poškození zapalovače 25. V takovém provedení je uplatněn dvojnásobný počet, tj. šestnáct ploch, ohraničených mezerami, než je počet stanovených bafnutí, tj. osm, což znamená, že existuje stejný počet ohřívačových listových plošek 120 a neohřívaných přepážkových plošek 220.

Může vzniknout přání změnit počet bafnutí a tím i počet ohřívacích prvků 122, které ohřívají cigaretu, vsunutou do válcového vnitřního lůžka CR. Daný počet bafnutí je dosažen vytvořením požadovaného počtu ohřívačových listových plošek 120 a přidružených přepážkových plošek 220. V této souvislosti je na trubičce vyříznut takto daný počet stejně či nestejně velkých plošek. Jak už bylo uvedeno, mezi každou sousedící ohřívací listovou ploškou 120 a přepážkovou ploškou 220 jsou vytvořeny mezery 130, 135. Tyto mezery jsou vytvořeny jemným řezáním nebo zaškrabáváním jedné nebo obou sestav přepážkových a/nebo ohřívačových listových plošek. Mezery 130, 135 mají takové rozměry, aby byly dostatečně velké nebo široké pro účel zabránění

-16CZ 294965 B6 ztrát tepla při cyklu ohřívání ohřívačové listové plošky vlivem přenosu na sousední přepážkovou plošku a aby byly přiměřeně malé nebo úzké z důvodu zabránění úniku významného množství výparů z válcového vnitřního lůžka. V řadě provedení jsou přijatelné šířky těchto mezer od 0,127 do 0,381 mm, výhodně pak od 0,0672 do 0,1016 mm.

Po ukončení ohřevu ohřívacího prvku 122 existuje předem stanovené časové minimum před umožněním následného bafnutí. V průběhu tohoto předem stanoveného intervalu nebo delšího bafnutí účinkují obě přepážkové plošky 220, sousedící s právě ohřátou ohřívačovou listovou ploškou 120, jako odvaděče tepla, aby zabránily přenosu tepla na další ohřívačové listové plošky nebo na doposud neohřívané či již předtím ohřáté části vsunuté cigarety 23. Předčasné ohřívání části cigarety 23 by mohlo vést k nežádoucímu a/nebo částečnému uvolnění aerosolu nebo teplem způsobenému znehodnocení cigarety 23 před určeným ohřátím. Opakované ohřívání už předtím ohřáté části by mohlo mít za následek uvolňování nežádoucích pachů a chutí. Aby bylo dosaženo odvádění tepla, obsahují přepážkové plošky 220 výhodně vrstvu tepelně nevodivého materiálu, kterým je tepelný izolátor v podobě keramické izolační vrstvy 310. Mezi příklady vhodných keramických materiálů pro izolační vrstvu 310 patří oxid hlinitý, oxid zirkoničitý, směs oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého, mullit atd. tak, jak tomu bylo v případě ohřívačových listových plošek 120.

Jestliže je vyžadováno delší bafnutí, než je tomu v případě jednotlivého ohřívače a přidružené ohřívačové listové plošky 120, pak je řídicí logický obvod nastaven tak, aby nažhavil další ohřívací prvek 122 nebo přídavný ohřívač či ohřívače okamžitě po ukončení činnosti původně aktivního ohřívače nebo v závěru činnosti původně aktivního ohřívače, v důsledku čehož může být ohřátá jiná oblast cigarety 23. Přídavným ohřívačem může být radiálně umístěný následný ohřívač nebo jiný ohřívač. Ohřívačové listové plošky 120 by měly mít takový rozměr, aby poskytovaly celkový stanovený počet bafnutí s požadovanou dobou trvání.

V jiném provedení, jehož hotový ohřívač je předveden na obr. 8, obsahuje trubička jedinou společnou koncovou hlavici 110, která má určitý počet, a to v tomto případě osm oblastí, vymezených příslušnými mezerami l_30. Střídající se oblasti jsou umístěny na ohřívacích prvcích 122 tak, jak bylo popsáno v předchozím textu, aby vymezily ohřívačové listové plošky 120, zatímco další vložené oblasti vymezují přepážkové plošky 220.

Jak je znázorněno na obr. 7, mohou být všechny oblasti ohraničeny mezerami 135 a ohřívačovými listovými ploškami 120. V jednom provedení má každá část nebo ploška, potažená keramickým materiálem, na sobě umístěn ohřívací prvek 122, a proto počet ohřívačových listových plošek 120 odpovídá počtu stanovených bafnutí, tedy například osm. V jiném provedení má každý část potažená keramickým materiálem ohřívací prvek 122 a počet utvořených ohřívačových listových plošek 120 je dvojnásobkem počtu bafnutí, což například znamená, že pro osm bafnutí z cigarety existuje šestnáct částí s ohřívači. Takové provedení umožňuje provádění různých posloupností žhavení, než je tomu v případě běžného postupného žhavení, trvajícího přibližně 2 sekundy, a výhodnou radiální postupnou žhavicí posloupnost v takovém provedení, v němž počet ohřívacích prvků 122 odpovídá počtu bafnutí. Logický obvod může například vydat povel, aby dva obvodově opačné ohřívací prvky 122, tj. prvky oddělené od sebe o 180°, zahájily současně činnost a společně žhavily přiměřené množství obsahu cigarety 23 za účelem vyvolání bafnutí. V jiném případě je první posloupnost žhavení každého dalšího ohřívacího prvku 122 na cigaretě 23 následována druhou posloupností žhavení, kdy jsou do činnosti uváděny ohřívací prvky 122, které byly předtím studené a nyní budou ohřívat nově vsunutou cigaretu 23. Alternativně může být tato první posloupnost žhavení opakována tak dlouho, až je využit předem stanovený počet cigaret 23, a poté je zahájeno kouření podle druhé posloupnosti žhavení. Existuje-li takový zájem, pak mohou být uplatněny různé kombinace ohřívačových listových plošek 120 a přepážkových plošek 220. Počet ohřívačových listových plošek 120 může být menší, stejný nebo vyšší než počet bafnutí na jediné cigaretě 23, určené k použití. Jestliže je například uplatněn systém devíti plošek v případě cigarety pro šest bafnutí, pak je rozdíl v tom,

- 17CZ 294965 B6 že je žhavena soustava šesti ohřívačů, postupně ohřívajících cigaretu, a zbývající soustava tří ohřívačů zůstává studená.

Použití kovu jako základní vrstvy umožňuje, aby tato kovová základní vrstva 300 každé ohřívačové listové plošky 120 sloužila jako elektrické vedení, například se záporným elektrickým potenciálem, pro ohřívací prvek 122. Přesněji vyjádřeno to znamená, že jeden konec ohřívacího prvku 122 je elektricky připojen například plazmovým nástřikem k základní vrstvě 300 na části 125. Tento konec ohřívače se výhodně nachází blízko otevřeného vstupního otvoru 360, protože takové připojení ohřívače nepotřebuje elektrické vedení, které by mohlo být poškozeno vsunováním a vyjímáním cigarety. Kovová společná koncová hlavice 110 je propojena se záporným elektrickým potenciálem zdroje 37 elektrické energie, aby sloužila jako společné vedení pro všechny ohřívací prvky 122. Přesněji vyjádřeno, hlavice 110 je elektricky propojena se záporným elektrickým potenciálem zdroje 37 přes dotyk 99B, jenž je k této hlavici 110 výhodně přivařen, jak je znázorněno na obr. 3. Dotyk 99B je dále propojen se zdrojem 37 přes kolík 104B. Ke druhému konci každého ohřívacího prvku 122 je připojeno vedení, přivádějící energii ze zdroje 37 elektrické energie, přičemž toto připojení je provedeno například bodovým přivařením či připájením dotyku 99A k oblasti 128 ohřívacího prvku 122. Dotyk 99A je elektricky propojen s kladným elektrickým potenciálem zdroje 37 přes kolík 104A. Oblast 128 obsahuje vhodný materiál, jako je nikl, hliník nebo příslušné slitiny niklu a hliníku 50/50, mědi atp., který má dobrou přilnavost a nižší bod tavení než kovová základní vrstva 300.

Vynález rovněž minimalizuje potenciální poškození vlivem účinku tlaků, vznikajících při zahřátí. Ohřívací prvek 122 je v podstatě stejnoměrně nanesen na keramický podklad, čímž jsou eliminovány tlaky, šířící se od propojených vzdálených konců ohřívacího prvku 122 a/nebo od spojení ohřívacího prvku 122 a keramického materiálu.

Jak již bylo uvedeno, je výhodné nanést ohřívací prvky 122 na vnější povrch ohřívačové listové plošky 120, tedy na ten povrch uvedené plošky, který se nachází opačně ve vztahu k povrchu, jenž se dotýká nebo je z důvodu přenosu tepla v blízkosti vsunuté cigarety 23, aby byla zjednodušena výroba této součásti kuřáckého systému 21. Nanesením ohřívacích prvků 122 na tento vnější povrch je taktéž vytvořena poměrně robustní opora a ohřívací prvky 122 se tím vyloučí z přímého silového styku s cigaretou 23 v situacích, kdy kuřák tuto cigaretu 23 vsunuje, seřizuje její polohu uvnitř a vyjímá ji. Takové výhodné mechanické řešení vyžaduje, aby ohřívací prvek 122 ohřál podkladovou keramickou izolační vrstvu 310 a kovovou základní vrstvu 300, která je v dotyku s cigaretou 23, a tím byl zajištěn přenos tepla na vsunutou cigaretu 23 prvotně na základě tepelné vodivosti a druhotně na základě konvekce a sálání, pokud není udržován těsný dotyk žhavené ohřívačové listové plošky 120 a vsunuté cigarety 23. Ohřívací prvek 122 je výhodně řešen tak, aby měl potřebné rozměry a tepelné parametry pro ohřátí většiny spodní ohřívačové listové plošky 120 a tím i pro přímé ohřátí části vsunuté cigarety 23 na postačující ploše, například 18 mm², na základě čehož je vyvinuto bafnutí, které je pro kuřáka přijatelné. Přenos tepla z ohřívacího prvku 122 na cigaretu 23 by neměl trpět většími ztrátami, protože ohřívač dodává teplo přes poměrně tenké vrstvy 300 a 310. Samotný ohřívací prvek 122 má v závislosti na použitém materiálu a způsobu provedení nástřiku tloušťku od 0,0254 do 0,0508 mm. Ohřívací prvky 122 mohou obsahovat již zmiňované slitiny McrAlY, FeCrAlY, obchodní značky „Nichrome Trade Mark Registered“, tj. značkové slitiny, obsahující 54 až 80 % hmotn. niklu, 10 až 20 % hmotn. chrómu, 7 až 27 % hmotn. železa, 0 až 11 % hmotn. mědi, 0 až 5 % hmotn. manganu, 0,3 až 4,6 % hmotn. křemíku a někdy 1 % hmotn. molybdenu a 0,25 % hmotn. titanu, přičemž v případě slitiny „Nichrome I“ je uváděn obsah 60 % hmotn. niklu, 25 % hmotn. železa, 11 % hmotn. chrómu a 2 % hmotn.manganu. V případě slitiny „Nichrome II“ jde o slitinu, odolávající vysokým teplotám, které obsahuje 85 % hmotn. niklu, 22 % hmotn. železa, 11 % hmotn. chrómu a 2 % hmotn. manganu. V případě slitiny „Nichrome III“ jde také o slitinu, odolávající vysokým teplotám, s obsahem 85% hmotn. niklu, 15% hmotn. chrómu nebo o aluminidy. Také keramická vrstva, která má poměrně nízkou tepelnou vodivost, nebude odvádět významné množství tepla do přidružených hlavic. I když kovová základní vrstva 300 má vyšší tepelnou vodivost než keramická izolační vrstva 310, nebude odvádět významné množství

- 18 CZ 294965 B6 tepelné energie, tzn. více než přibližně 5 až 10%, protože doba ohřívání je krátká a plocha průřezu je malá.

Bylo zjištěno, že prvotní příčné nebo radiální proudění vzduchu ve vztahu k cigaretě má za výsledek vyvinutí větší dávky požadovaného kouře než prvotní podélné proudění. Mezery 130, 135 vytvářejí cesty, jimiž může být vzduch vtažen do styku se vsunutými cigaretami 23. Aby byly vytvořeny optimální podmínky pro příčné proudění vzduchu, jsou na částech ohřívačové listové plošky 120 nebo plošek vytvořeny perforováním přídavné vzduchové průchody. Perforování je výhodně prováděno laserem po nástřiku keramické izolační vrstvy 310 a ohřívacího prvku 122, nebo mechanickým perforátorem před provedením obou nástřiků. Jestliže je potřebné proudění vzduchu dosaženo výhodným perforováním přepážkových plošek 220 ve spojení s funkcí mezer 130, 135, není třeba provádět perforování plošek 220 před nástřikem nebo po jeho provedení.

Jak již bylo uvedeno, zabraňují mezery 130, 135 ohřívání sousedních plošek a napomáhají maximalizaci obsahu výparů. Navíc tyto mezery 130, 135 umožňují roztahování a smršťování listových plošek 120 a přepážkových plošek 220, k čemuž dochází při teplotních rozdílech. Již popsaná provedení, která uplatňují jedinou hlavici (obr. 8), mají mezery 130, 135 vymezeny podélnými stranami sousedních plošek, aby byly vyváženy změny při rozvádění tepla do stran. Tyto změny v podélném směru jsou možné, protože konce plošek na opačné straně od jediné hlavice jsou volné. V případě již uváděných provedení se dvěma hlavicemi jsou mezery 130, 135 vymezeny podlouhlými obdélníkovými sestavami, které vytvářejí mezery mezi podélnými stranami sousedních plošek a mezi zaoblenými nebo hranatými volnými konci plošek a proti nim postavenou hlavicí 210.

Jak je znázorněno na obr. 6A, jsou mezery 130 vymezeny pouze podélnými stranami střídajících se ohřívačových listových plošek 120 a přepážkových plošek 220 a jsou tudíž ohraničeny na obou koncích příslušnými hlavicemi 110. 210. Hlavice 110 není potažena keramickou izolační vrstvou 310, což znamená, že tato izolační vrstva 310 je obnažena a hlavice 110 slouží jako společné elektrické vedení pro ohřívací prvky 122. Hlavice 110 vymezuje vstupní otvor 360, který není v tomto případě rozšířen. Obr. 6B znázorňuje podobné provedení s výjimkou toho, že mezery 135 mají podobu U. Přepážkové plošky 220 jsou vytvořeny jako jednotné součásti obou hlavic 110. avšak ohřívačové listové plošky 120 jsou součástí pouze hlavice 110. Takové tvary mezer, kdy jeden konec plošky je volný ve vztahu k opačně umístěné hlavici, umožňují tepelné roztahování a smršťování listových plošek 120 v podélném směru, což omezuje působení tlaků.

Další provedení, které je znázorněno na obr. 8, nemá hlavici, vymezující vstupní otvor 360. Ten otvor je vymezen volnými konci listových plošek 120 a přepážkových plošek 220, které jsou vedeny stejným směrem z hlavice 110. Volné konce plošek umožňují svou roztažitelností zmírnit nežádoucí nadbytečné prohýbání plošek dovnitř, které by mohlo být výsledkem tepelného roztahování. Nadbytečné prohýbání dovnitř zmenšuje vnitřní průměr válcového vnitřního lůžka CR, čímž se také zvyšují potenciálně poškozující síly, nezbytné pro vsunutí a vyjmutí cigarety 23. Volné konce plošek výhodně snižují vyžadované síly, vyvíjené při vsunování, protože tyto volné konce drčí na hlavicovém konci. Navíc platí, jak je to vidět na tomto provedení, že nemusí být šířky listových plošek 120 a přepážkových plošek 220 stejné. Listová ploška 120 má výhodně šířku přibližně 1,5 mm v každém provedení.

S odvoláním na obr. 10 bude nyní popsáno alternativní provedení, v němž jsou ohřívací prvky 122 naneseny na vnitřní straně ohřívačové listové plošky 120, tzn. na povrchu, vymezujícím válcové vnitřní lůžko CR, takže ohřívací prvky 122 jsou v přímém dotyku nebo v bezprostřední blízkosti vsunuté cigarety 23. Jak je možno vidět, je izolační vrstva 310 umístěna na vnitřku kovové základní vrstvy 300 listové plošky 120 a ohřívací prvek 122 se nachází na této izolační vrstvě 310. Elektrické připojení je stejné jako v již popsaných provedeních. V každém z popsaných provedení se může uplatnit toto umístění ohřívacího prvku 122. Způsob výroby takového řešení by zahrnoval utvoření plošek, nástřik keramické izolační vrstvy a ohřívacího prvku vrstvy

-19CZ 294965 B6 ve zvoleném pořadí, jak bylo vysvětleno v předchozím textu, na kovový list a následně svinutí a svaření do úplného tvaru trubičky, kdy ohřívací prvky 122 se nacházejí na vnitřní straně listových plošek 120, dotýkajících se vsunuté cigarety 23.

Přesněji vyjádřeno to znamená, že výrobní postup používá střižné lisování příslušného kovového listu za účelem vytvoření určitého počtu plošek 120, 220 (pokud jsou použity i přepážkové plošky 220), které jsou vedeny kolmo od propojující části CS, takže tento polotovar má podobu hřebenu, jak je znázorněno na obr. 11. Toto uspořádání je namaskováno na nenamaskované plošky a, je-li to třeba, na propojující část CS je nastříknuta keramická izolační vrstva 310. Následně je toto uspořádání namaskováno znovu a jsou naneseny ohřívací prvky 122 na vybrané plošky například síťovým potiskem. Potom jsou připojeny příslušné dotyky. Ohřívačové uspořádání je nakonec svinuto tak, že propojující část CS vytvoří společnou koncovou hlavici 110, jak již bylo v předchozím textu popsáno. Když je propojující část CS svinuta ve směru A, vytvoří se válcové ohřívačové uspořádání, v němž se ohřívací prvky 122 přímo dotýkají vsunuté cigarety 23, jak je ukázáno na obr. 10, nebo, je-li svinuta ve směru B, vytvoří se válcové ohřívačové uspořádání, v němž jsou ohřívače odvráceny vnějším směrem od cigarety 23, což znamená, že kovová, elektricky vodivá základní vrstva 300 se nachází v dotyku s cigaretou 23, jak je znázorněno na dalších obrázcích, například na obr. 12.

Válcová podoba ohřívačů může být alternativně vytvořena střižným lisováním polotovaru P, jak je znázorněno na obr. 13, z vhodného listu vodivého materiálu. Polotovar P obsahuje středovou hlavici 410, která má určitý počet od sebe vzdálených ramen 420, jež směřují radiálně vnějším směrem a vytvářejí uspořádání podobné paprskovému kolu. Ramena 420 jsou potažena izolační vrstvou a ohřívačem tak, jak už bylo popsáno v předchozím textu. V jednom provedení slouží hlavice 410 jako společné vedení, které elektricky propojuje každý odporový ohřívací prvek 122 s příslušným ramenem 420 s výhodou na nej vzdálenějším konci ohřívacího prvku 122 od hlavice 410. Dále je ke každému ohřívači připojen dotyk pro propojení s kladným elektrickým potenciálem, a to výhodně na konci ohřívacího prvku 122, který je neblíže hlavici 410, takže všechny dotyky, tzn. připojení ke kladnému elektrickému potenciálu a ke společné hlavici 410, jsou umístěny blízko sebe. Následně jsou ramena 420 zahnuta tak, že jsou kolmá k rovině hlavice 410, čímž je vymezeno válcové vnitřní lůžko. Proto v závislosti na směru zahnutí se budou buď ohřívací prvky 122 nebo ramena 420 nacházet v bezprostřední blízkosti vsunuté cigarety 23.

V kterémkoli z uvedených provedení může být, jak je ukázáno na obr. 11 a 12, uplatněna společná ploška 320 za účelem elektrického připojení společné koncové hlavice 110 ke zdroji 37 elektrické energie přes dotyk 99B. Společná ploška 320 je vedena od koncové hlavice 110 stejným směrem jako ostatní plošky a není na ni v průběhu výroby nanesen keramický povlak izolační vrstvy 310 ani odporový ohřívací prvek 122, což znamená, že tato společná ploška 320 je namaskována, aby zůstala pouze jako holá základní vrstva 300. V jiném případě je společná ploška 320 potažena keramickou izolační vrstvou 310, aby byla elektricky izolována od okolních součástí. V souvislosti s tím je společné připojení všech ohřívacích prvků 122 k zápornému elektrickému potenciálu vytvořeno na konci společné plošky 320, který se nachází opačně ve vztahu ke společné koncové hlavici 110. Obdobně jsou vytvořeny příslušné dotyky, propojující jednotlivé ohřívací prvky 122 s kladným elektrickým potenciálem na koncích ohřívačových listových plošek 120 opačně ve vztahu ke koncové hlavici 110, takže elektrické dotyky jsou umístěny na tom konci ohřívačové soustavy, který se nachází opačně ve vztahu ke společné koncové hlavici 110. Jestliže je zvoleno právě uvedené řešení, může společná koncová hlavice 110 sloužit k vymezení koncového vstupního otvoru 360 pro vsunutí cigarety 23 a plošky 120, 320 mohou být na opačném konci neseny například rozpěrkou 49.

V kterémkoli provedení mohu být elektrické dotyky, propojující kladný elektrický potenciál s jednotlivými ohřívacími prvky 122, provedeny individuálně, kdy je například dotyk záporného elektrického potenciálu umístěn na jednom konci ohřívacího prvku 122 a na jeho druhém konci je umístěn dotyk kladného elektrického potenciálu. V případě takového provedení nemusí být plošky a hlavice elektricky vodivé. Stejně tak v kterémkoli provedení může ohřívací prvek 122

-20CZ 294965 B6 obsahovat plošku nebo jinou strukturu, mající vrstvené uspořádání, jak bylo popsáno v souvislosti s připojením na záporný elektrický potenciál, pro ohřívání tabáku v podobě buď vynálezecké cigarety, již známé cigarety či tabákové struktury kuřáckého výrobku, popsaného v patentu US 5 479 948, který je zde zahrnut ve formě odkazu, nebo jiným způsobem.

Na obr. 14 je ukázáno jiné provedení, v němž elektricky vodivé listové plošky 120 obsahují přídavný integrální segment 120A. Plošky nebo ramena podle obr. 11 a 13 mohou být například prodloužena přibližně na dvojnásobek původní délky, uplatněné v předcházejících příkladech. Připojení každého ohřívacího prvku 122 ke kladnému elektrickému potenciálu je provedeno nanesením elektricky izolující keramické vrstvy, tedy v tomto případě prodloužené izolační vrstvy 310, na uvedený segment 120A a následně je nanesen materiál pro dotyk 128A, který vytváří elektrický spoj na konci odporového ohřívacího prvku 122 na segmentu 120A, potaženém keramickým materiálem. V jiném případě je přípojný drát nebo vedení, které je elektricky izolováno od ploškového integrálního segmentu 120A, spojeno s materiálem dotyku 128A. Hlavice 110 a ohřívačové listové plošky 120 a, jsou-li uplatněny, i přepážkové plošky 220, mají takové uspořádání, jaké je znázorněno na obr. 11 a 13. Ploškový segment 120A je přehnut o přibližně 180° tak, aby se konec 120E, který je na opačné straně ve vztahu k ohřívacímu prvku 122, nacházel v blízkosti společné koncové hlavice HO, čímž je zajištěn elektrický kontakt s dotykem 99A pro propojení na kladný elektrický potenciál. Současně je zajištěno i to, že všechny elektrické spoje jsou vedeny směrem ke koncové hlavici 110. Přehnutá oblast mezi segmentem 120A a částí listové plošky 120, nesoucí ohřívací prvek 122, může mít menší šířku něž zbytek plošky. Takto přehnutá ploška může při vsunutí cigarety 23 pružit, takže v průběhu vsunování cigarety 23 se lehce roztáhne a zajistí těsný dotyk s cigaretou 23.

Různá provedení podle vynálezu jsou vždy konstrukčně řešena tak, aby dodala kuřákovi účinnou dávku tabákového aroma při obvyklých podmínkách použití. Přesněji to znamená, že v současnosti je požadováno dodat kuřákovi dávku od 5 do 13 mg, výhodně pak od 7 do 10 mg aerosolu v osmi bafnutích, kdy každé bafnutí má objem 35 ml a trvá dvě sekundy. Bylo zjištěno, že, má-li být taková dávka vyvinuta, měly by mít ohřívací prvky 122 schopnost přenášet teplotu od přibližně 200 °C do 900 °C tehdy, když dochází k přenosu tepla na cigaretu 23. Navíc by ohřívačové listové plošky 120 měly výhodně spotřebovat od přibližně 5 do přibližně 40 joulů energie, výhodněji pak od přibližně 10 do přibližně 25 joulů a nejvýhodněji pak přibližně 20 joulů. Nejnižší požadavky na spotřebu energie mají ty ohřívačové listové plošky 120, které jsou prohnuty dovnitř k cigaretě 23, čímž je zlepšen vztah přenosu tepla.

Ohřívací prvky 122 s požadovanými charakteristikami mají výhodně aktivní povrchovou plochu od přibližně 3 mm² do přibližně 25 mm² a jejich měrný odpor je výhodně stanoven v rozsahu od přibližně 0,5 ohmu do přibližně 3,0 ohmů. S výhodou by ohřívací prvky 122 měly mít měrný odpor v rozsahu od přibližně 0,8 ohmu do 2,1 ohmu. Měrný odpor ohřívačů je pochopitelně dán parametry zdroje 37 elektrické energie, který je v konkrétním případě použit pro účel dodávání nezbytné elektrické energie, způsobující ohřátí ohřívacích prvků 122. Měrné odpory uváděných ohřívacích prvků 122 vykazují ta provedení, v nichž je elektrický proud odebírán ze čtyř kadmioniklových bateriových článků, které jsou zapojeny za sebou a mají jako celkový elektrický zdroj výsledné napětí bez zatížení přibližně od 4,8 do 5,8 voltu. V jiném případě, kdy je použito šest nebo osm sériově zapojených baterií, by ohřívací prvky 122 měly mít měrný odpor výhodně stanoven v rozsahu od přibližně 3 ohmů do přibližně 5 ohmů, respektive od přibližně 5 ohmů do přibližně 7 ohmů.

Materiály, z nichž jsou ohřívací prvky 122 vyrobeny, jsou záměrně voleny tak, aby zajistily spolehlivé opakované používání v průběhu přinejmenším 1800 cyklů zapnutí/vypnutí bez selhání. Ohřívačový upevňovač 39 lze po uplynutí provozní životnosti výhodně oddělit od zapalovače 25 a obdobně je možno vyměnit zdroj 37 elektrické energie a řídicí obvod, jehož provozní životnost výhodně končí až po 3600 cyklech nebo více. Materiály ohřívacích prvků 122 a další součásti na bázi kovů jsou rovněž vybírány se zřetelem na jejich odolnost proti oxidaci a celkové odolnosti proti reakcím, aby existovala jistota, že nebude docházet k oxidaci nebo jiným reakcím

-21 CZ 294965 B6 s produkty cigarety 23 při rázných teplotách, kterým budou tyto materiály pravděpodobně vystavovány. Pokud je tak rozhodnuto, jsou ohřívací prvky 122 a další součásti na bázi kovu zapouzdřeny inertním tepelně vodivým matriálem, jako je vhodný keramický materiál, což také zabraňuje oxidaci a reakcím.

Na základě těchto požadavků obsahují materiály elektrických ohřívacích prostředků dopované polovodiče, např. křemík, dále uhlík, grafit, nerezavějící ocel, tantal, kovokeramické matrice a slitiny kovů, jako jsou např. slitiny obsahující železo. Použitelné kovokeramické matrice obsahují karbid křemíku s příměsí oxidu hlinitého nebo karbid křemíku s příměsí oxidu titaničitého. Vhodné jsou rovněž oxidaci odolávající intermetalické sloučeniny, jako aluminidy niklu a aluminidy železa.

Výhodněji jsou však elektrické ohřívací prvky 122 zhotovovány ze slitiny odolné vůči teplu, která vykazuje kombinaci vysoké mechanické pevnosti a odolnosti proti rozpadávání povrchu při vysokých teplotách. Ohřívačová listová ploška 120 může mít klikatý tvar, jenž je popsán ve spisu WO 94/06314.

Ohřívací prvek 122 jsou výhodně zhotovovány z materiálu, který vykazuje vysokou pevnost a povrchovou stálost při teplotách, dosahujících až 80 % jejich bodu tavení. Mezi takové slitiny patří materiály se společným názvem „vysoce legované slitiny“, které jsou obecně vytvořeny na bázi niklu, železa nebo kobaltu. Vhodné jsou například slitiny především železa nebo niklu s hliníkem a yttriem. Slitina, z níž jsou ohřívací prvky 122 zhotovený, výhodně obsahuje hliník, jehož přítomnost zdokonaluje jejich vlastnosti například zvýšením odolnosti proti oxidaci. Proto jak ohřívací prvky 122, tak i elektricky vodivá základní vrstva 300 hlavic a listových plošek 120 jsou zhotoveny ze slitiny N13AI nebo Fe₃AI. Může být také uplatněna slitina, která je popsána v patentu US 5 595 705, zde zahrnutého jakožto odkaz.

Pro odborníky v této oblasti techniky bude zřejmé, že může být provedena řada úprav, náhrad a vylepšení, aniž by došlo k překročení rámce a ducha předloženého vynálezu ve smyslu provedeného popisu a patentových nároků.

Claims (49)

1. Elektrický ohřívač kuřáckého výrobku stabákovým aroma, vyznačující se tím, že obsahuje:

elektricky vodivý materiál, tvořící elektricky vodivou základní vrstvu (300), elektrickou izolační vrstvu (310), uspořádanou na alespoň části základní vrstvy (300), elektrický odporový ohřívací prvek (122), uspořádaný na elektrické izolační vrstvě (310), kde jeden konec ohřívacího prvku (122) je elektricky propojen se základní vrstvou (300) a druhý konec ohřívacího prvku (122) a část ohřívacího prvku (122) mezi jeho konci je od základní vrstvy (300) pomocí elektrické izolační vrstvy (310) elektricky odizolována, přičemž základní vrstva (300) a druhý konec ohřívacího prvku (122) jsou napojeny na zdroj (37) elektrické energie pro ohřívání kuřáckého výrobku pomocí ohřívacího prvku (122).

2. Elektrický ohřívač podle nároku 1, vyznačující se tím, že z elektricky vodivého materiálu je vytvořena válcová trubička s elektricky vodivými listovými ploškami (120), uspořádanými s mezerami (130, 135) mezi sebou pro vytvořené lůžka kuřáckého výrobku v podobě cigarety (23), vloženého do elektricky vodivé společné koncové hlavice (110), od níž jsou vedeny elektricky vodivé ohřívačové listové plošky (120), kde je alespoň jedna z nich opatřena nanesenou elektrickou izolační vrstvou (310), na které je nanesen odporový ohřívací prvek (122),

-22CZ 294965 B6 jehož jeden konec je elektricky spojen s listovou ploškou (120) a jeho druhý konec je spolu s částí ohřívacího prvku (122) mezi jeho konci od alespoň jedné elektricky vodivé listové plošky (120) odizolován a koncová hlavice (110) je napojena na zdroj (37) elektrické energie, na který je napojen druhý konec ohřívacího prvku (122).

3. Elektrický ohřívač podle nároku 2, vyznačující se tím, že elektrická izolační vrstva (310) je nanesena na vnějším povrchu válcové trubičky (350), uvnitř jejíhož vnitřního povrchu je uložena cigareta (23).

4. Elektrický ohřívač podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že alespoň jedna listová ploška (120), elektrická izolační vrstva (310) a ohřívací prvek (122) mají koeficienty tepelné roztažnosti, vyrovnávající tepelnou roztažnost materiálu ohřívacího prvku (122).

5. Elektrický ohřívač podle nároku 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že mezery (130) jsou uspořádány podélně vzhledem k válcové trubičce (350) a oddělují od sebe podélně nasměrované listové plošky (120).

6. Elektrický ohřívač podle nároku 2, 3 nebo 4, vyznačující se tím, že mezery (130) jsou vytvořeny spirálovitě.

7. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že mezery (130) mají velikost pro minimalizaci tepelných ztrát při přenosu tepla mezi ohřívacím prvkem (122) spolu s jeho přidruženou listovou ploškou (120) a sousední listovou ploškou (120).

8. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv v nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že mezery (130) mají velikost pro minimalizaci úniku výparů, vzniklých ohřevem cigarety (23).

9. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 8, vyznačující se tím, že válcová trubička (350) je opatřena vstupním otvorem (360) pro vložení cigarety (23) a relativně zúženou částí pro bezprostřední styk se vsunutou cigaretou (23).

10. Elektrický ohřívač podle nároku 9, vyznačující se tím, že průměr vstupního otvoru (360) je nepatrně větší průměr vložené cigarety (23).

11. Elektrický ohřívač podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že válcová trubička (350) je mezi vstupním otvorem (360) a zúženou částí opatřena krčkovou částí (365), jejíž průměr se do konce vstupního otvoru (360) směrem k zúžené části zmenšuje.

12. Elektrický ohřívač podle nároku 9, 10 nebo 11, vyznačující se tím, že listové plošky (120) vymezují svým zahnutím dovnitř zúženou část.

13. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 9 až 12, vyznačující se tím, že vstupní otvor (360), definovaný volnými konci listových plošek (120), je umístěn na opačném konci válcové trubičky (350) než je společná koncová hlavice (110) a je vymezen třemi konci listových plošek (120).

14. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 9 až 13, vyznačující se tím, že u opačného konce válcové trubičky (350) než je společná koncová hlavice (110), je uspořádána další koncová hlavice (210) se vstupním otvorem (360) pro cigaretu (23).

15. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 8, vyznačující se tím, že další koncová hlavice (210) je uspořádána na opačném konci než je společná koncová hlavice (110).

16. Elektrický ohřívač podle nároku 15, vyznačující se tím, že mezi listovými ploškami (120) a další koncovou hlavicí (210) jsou uspořádány mezery (130).

-23 CZ 294965 B6

17. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 16, vyznačující se tím, že na druhý konec ohřívacího prvku (122) je připojen kladný pól zdroje (37) elektrické energie.

18. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 17, vyznačující se tím, že na alespoň dvou listových ploškách (120) jsou uloženy alespoň dvě elektrické izolační vrstvy (310) a na každé z nich je uložen přidružený ohřívací prvek (122), takže první konec každého přidruženého ohřívacího prvku (122) je elektricky spojen s přidruženou listovou ploškou (120), přičemž společná koncová hlavice (110) je společným elektrickým kontaktem pro přidružené ohřívací prvky (122), jejichž druhé konce jsou napojeny na zdroj (37) elektrické energie.

19. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že elektrické izolační vrstvy (310) a přidružené ohřívací prvky (122) jsou uspořádány pouze vždy na každé sudé listové plošce (120) nebo vždy na každé liché listové plošce (120).

20. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že na každé listové plošce (120) je uspořádána elektrická izolační vrstva (310) a pouze vždy na každé sudé listové plošce (120) nebo vždy na každé liché listové plošce (120) je uspořádán přidružený ohřívací prvek (122).

21. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že množství listových plošek (120) s přidruženým ohřívacím prvkem (122) je úměrné počtu bafnutí, přímo určenému pro vloženou cigaretu (23).

22. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že počet listových plošek (120) s přidruženým ohřívacím prvkem (122) je roven počtu bafnutí, přímo určenému pro vloženou cigaretu (23).

23. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že počet listových plošek (120) s přidruženým ohřívacím prvkem (122) je roven dvojnásobku počtu bafnutí, přímo určenému pro vloženou cigaretu (23).

24. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že dvě listové plošky (120) s přidruženým ohřívacím prvkem (122) jsou napojeny na společný odporový ohřev.

25. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 18 až 24, vyznačující se tím, že na vnějším povrchu válcové trubičky (350) jsou uspořádány elektrické izolační vrstvy (310).

26. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 25, vyznačující se tím, že alespoň jedna listová ploška (120) je opatřena perforací.

27. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv z nároků 2 až 17, vyznačující se tím, že na vnitřním povrchu válcové trubičky (350), přivráceném k vložené cigaretě (23), je uspořádána elektrická izolační vrstva (310).

28. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že elektricky vodivý materiál válcové trubičky (350) je vybrán ze skupiny materiálů, sestávajících z aluminidů železa a aluminidů niklu a ohřívací prvek (122) obsahuje elektrický odporový materiál, vybraný ze skupiny materiálů, sestávajících zaluminidů železa a aluminidů niklu.

29. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že elektricky vodivá válcová trubička (350) nebo základní vrstva (300) obsahuje aluminid železa, stejně jako elektrický odporový ohřívací prvek (122), přičemž elektrická izolační vrstva (310) je vybrána ze skupiny, sestávající z oxidu hlinitého, oxidu zirkoničitého mullitu a směsí oxidu hlinitého a oxidu zirkoničitého.

-24CZ 294965 B6

30. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že elektrická izolační vrstva (310) obsahuje oxid zirkoničitý, částečně stabilizovaný yttriem.

31. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že alespoň jedna elektricky vodivá válcová trubička (350) nebo základní vrstva (300) a odporový ohřívací prvek (122) obsahuje 77,92 % hmotn. Ni, přibližně 21,73 % hmotn. Al, přibližně 0,34 % hmotn. Zr a přibližně 0,01 % hmotn. B.

32. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že elektricky vodivá válcová trubička (350) nebo základní vrstva (300) obsahuje aluminid niklu s modifíkátorem, vybraným ze skupiny, sestávající ze Zr a B.

33. Elektrický ohřívač podle kteréhokoliv předchozího nároku, vyznačující se tím, že ohřívací prvek (122) obsahuje aluminid niklu s modifíkátorem, vybraným ze skupiny, sestávající ze Zr a B.

34. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že válcová trubička (350) obsahuje společnou listovou plošku (120) z elektricky vodivého materiálu, vyčnívající ze společné koncové hlavice (110), a upravenou pro kontakt se zdrojem (37) elektrické energie.

35. Elektrický ohřívač podle nároku 18, vyznačující se tím, že společná koncová hlavice (110) je opatřena vstupním otvorem (360) pro vloženou cigaretu (23) a první konec ohřívacího prvku (122) je uspořádán u společné koncové hlavice (110), zatímco jeho druhý konec je uspořádán ve vzdálenosti od ní.

36. Elektrický ohřívač podle nároku 13, vyznačující se tím, že první konec ohřívacího prvku (122) je uspořádán ve vzdálenosti od společné koncové hlavice (110) a jeho druhý konec je uspořádán u ní.

37. Způsob výroby elektrického ohřívače pro použití s kuřáckým výrobkem, zejména s ohříváním válcové cigarety, vyznačující se tím, že obsahuje tyto postupně prováděné kroky:

a) úprava elektricky vodivého materiálu;

b) vytvoření listových plošek z elektricky vodivého materiálu s mezerami mezi sebou a společné koncové části, z níž listové plošky vyčnívají;

c) vytvoření elektrické izolační vrstvy alespoň na jedné z elektricky vodivých listových plošek;

d) vytvoření elektrického odporového ohřívacího prvku na elektrické izolační vrstvě, jejíž první konec je v elektrickém kontaktu s alespoň jednou vodivou listovou ploškou;

e) vytvoření elektrického kontaktu na druhém konci ohřívače; a

f) uložení listových plošek a společné koncové části ve válcové objímce pro vložení cigarety.

38. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím, že krok c) vytvoření elektrické izolační vrstvy a krok d) vytvoření elektrického odporového ohřívacího prvku se provádí namaskováním a termálním nástřikem příslušného izolátoru a vzorováním odporového ohřívače.

39. Způsob podle nároku 37 nebo 38, vyznačující se tím, že v kroku b) vytvoření listových plošek se provádí laserové řezání trubičky z elektricky vodivého materiálu.

40. Způsob podle nároků 37, 38 nebo 39, vyznačující se tím, že před krokem c) vytvoření elektrické izolační vrstvy se provede vytvoření listových plošek na trubičce.

-25CZ 294965 B6

41. Způsob podle nároků 37, 38, 39 nebo 40, vyznačující se tím, že v kroku a) úprava elektricky vodivého materiálu se provádí lisování listu elektricky vodivého materiálu do tvaru trubičky.

42. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 41, vyznačující se tím, že v kroku b) vytvoření listových plošek se vytvoří listové plošky tak, že se rozprostírají rovnoběžně s podélnou osou válcové trubičky.

43. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 41, vyznačující se tím, že v kroku b) vytvoření listových plošek se vytvoří listové plošky tak, že se rozprostírají spirálovitě vzhledem k válcové trubičce z elektricky vodivého materiálu.

44. Způsob podle nároku 43, vyznačující se tím, že spirálovité listové plošky se vytvoří rotací válcové trubičky při současném posunu řezacího zařízení podél osy rotující válcové trubičky.

45. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 44, vyznačující se tím, že během kroku c) vytvoření elektrické izolační vrstvy válcová trubička z elektricky vodivého materiálu rotuje.

46. Způsob podle nároků 37 až 45, vyznačující se tím, že obsahuje dále rotaci trubičky v kroku d), kde je na více než jedné vodivé listové plošce vytvořena izolační vrstva.

47. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 46, vyznačující se tím, že se provádí střižné lisování listu z elektricky vodivého materiálu pro vytvoření spolčené koncové části a listových plošek, rozprostírajících se kolmo od společné koncové části v tomtéž směru a dále svinutí společné koncové části do podoby hlavice s listovými ploškami, vyčnívajícími ven pro vytvoření objímky pro uložení válcové cigarety.

48. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 46, vyznačující se tím, že se provádí střižné lisování listu z elektricky vodivého materiálu pro vytvoření středové hlavice a listových plošek, rozprostírajících se radiálně od ní a dále ohnutí listových plošek v tomtéž směru pro vytvoření objímky pro válcovou cigaretu.

49. Způsob podle nároku 48, vyznačující se tím, že se provádí ohnutí části každé listové plošky přibližně o 180° směrem k vytvořené společné hlavici, kde je první konec ohřívacího prvku vytvořen u společné hlavice, a dále se provede vytvoření elektrického spojení druhého konce ohřívacího prvku podél ohnuté druhé části listové plošky směrem ke společné hlavici.

15 výkresů